Машиностроение и компьютерные технологии. 2018; : 37-49
Снижение ударно-волнового воздействия, вызванного тангенциальным прохождением детонационной волны, с помощью пористых покрытий
https://doi.org/10.24108/0218.0001369Аннотация
Экспериментально изучен один из пассивных способов снижения интенсивности ударной или детонационной волны в водородно-воздушной смеси, способной формироваться внутри герметичной оболочки ядерного реактора, т.е. в таких условиях, при которых принудительная вентиляция затруднительна или невозможна. В качестве пассивного элемента рассматривается пористое покрытие на боковой стенке канала.
Для упрощения решается задача снижения интенсивности и затухания детонационной волны в одномерной постановке в ограниченном канале, внутренняя поверхность которого покрывается пористым материалом. В качестве пористого материала использовались полиуретан, полиуретан, покрытый клейкой полипропиленовой лентой, и стальная шерсть.
Целью данной работы являлось определение характеристик ударно-волнового воздействия – максимальной амплитуды и импульса давления – на боковые стенки канала с пористым покрытием при тангенциальном распространении детонационной волны. Получены результаты для водородно-воздушной смеси при атмосферном давлении, не разбавленной инертными газами.
Динамика распространения фронта пламени регистрировалась с помощью скоростной цифровой камеры в оптическом диапазоне 400–1000 нм. Получены временные развертки движения фронта пламени и продуктов горения. Давление, с которым волна оказывает воздействие на боковую поверхность канала, определялось с помощью пьезоэлектрических датчиков давления. Представлены амплитудные значения давления, оказываемое на стенки, и интегральные значения импульсов давления.
Список литературы
1. Селиванов В.В., Кобылкин И.Ф., Новиков С.А. Взрывные технологии: учебник. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 645 с.
2. Gubaidullin A.A., Britan A., Dudko D.N. Air shock wave interaction with an obstacle covered by porous material // Shock Waves. 2003. Vol. 13. № 1. Pp. 41-48. DOI: 10.1007/s00193-003-0193-2
3. Evans M.W., Given F.I., Richeson W.E.Jr. Effects of attenuating materials on detonation induction distances in gases // J. of Applied Physics. 1955. Vol. 26. No. 9. Pp. 1111-1113. DOI: 10.1063/1.1722162
4. Sharypov O.V., Pirogov Ye.A. On the mechanism of weakening and breaking of gas detonation in channels with acoustically absorbing walls // Combustion, Explosion and Shock Waves. 1995. Vol. 31. No. 4. Pp. 466-470. DOI: 10.1007/BF00789368
5. Dupre G., Peraldi O., Lee J.H., Knystautas R. Propagation of detonation waves in an acoustic absorbing walled tube // Dynamics of explosions. Wash.: AIAA, 1988. Pp. 248-263. DOI: 10.2514/5.9781600865886.0248.0263
6. Teodorczyk A., Lee J.H.S. Detonation attenuation by foams and wire meshes lining the walls // Shock Waves. 1995. Vol. 4. No. 4. Pp. 225-236. DOI: 10.1007/BF01414988
7. Radulescu M.I., Lee J.H.S. The failure mechanism of gaseous detonations: experiments in porous wall tubes // Combustion and Flame. 2002. Vol. 131. No. 1-2. Pp. 29-46. DOI: 10.1016/S0010-2180(02)00390-5
8. Guo C., Thomas G., Li J., Zhang D. Experimental study of gaseous detonation propagation over acoustically absorbing walls // Shock Waves. 2002. Vol. 11. No. 5. Pp. 353-359. DOI: 10.1007/s001930100113
9. Johansen C., Ciccarelli G. Combustion in a horizontal channel partially filled with a porous media // Shock Waves. 2008. Vol. 18. No. 2. Pp. 97-106. DOI: 10.1007/s00193-008-0151-0
10. Ciccarelli G., Johansen C., Kellenberger M. High-speed flames and DDT in very rough-walled channels // Combustion and Flame. 2013. Vol. 160. No. 1. Pp. 204-211. DOI: 10.1016/j.combustflame.2012.08.009
11. Микушкин А.Ю., Самойлова А.А., Бивол Г.Ю., Коробов А.Е., Головастов С.В. Метод расчета нестационарного тягового усилия эжекторного насадка пульсирующего реактивного двигателя // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана: электрон. журн. 2016. № 6. С. 130-144. DOI: 10.7463/0616.0842134
12. Головастов С.В., Самойлова А.А., Александрова Д.М. Оценка тепловых потерь на фронте детонационной волны при движении вдоль металлической пористой поверхности // Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана: Электрон. журн. 2016. Т. 2. № 5. С. 1–15. DOI: 10.7463/aersp.0516.0849886
Mechanical Engineering and Computer Science. 2018; : 37-49
Reducing the Tangentially Propagated Detonation Wave Action Through Porous Coatings
https://doi.org/10.24108/0218.0001369Abstract
The paper experimentally studies one of the passive ways to reduce the intensity of a shock or detonation wave in a hydrogen-air mixture, capable of being formed inside the containment shell of a nuclear reactor, i.e. under conditions when forced ventilation is difficult or impossible. A porous coating on the sidewall of the channel was considered as a passive element.
For simplicity, a problem of reducing the intensity and damping of the detonation wave in one dimension in a channel, the inner surface of which is covered by the porous material, is solved. As the porous material, polyurethane, polyurethane, coated with polypropylene linen, and steel wool were used.
The paper objective is to determine the characteristics of shock-wave action, namely maximum amplitude and pressure impulse on the sidewalls of a channel with a porous coating in the tangential propagation of a detonation wave. The results are obtained for the hydrogen-air mixture, non-diluted with inert gases at atmospheric pressure.
The dynamics of the flame front propagation was recorded using a high-speed digital camera in the optical range of 400-1000 nm. Streaks of the flame front and combustion products were obtained. Piezoelectric pressure transducers determined the pressure at which the wave acts on the side surface of the channel. The paper presents the amplitude values of the pressure exerted on the walls and the integral values of the pressure impulses.
References
1. Selivanov V.V., Kobylkin I.F., Novikov S.A. Vzryvnye tekhnologii: uchebnik. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2008. 645 s.
2. Gubaidullin A.A., Britan A., Dudko D.N. Air shock wave interaction with an obstacle covered by porous material // Shock Waves. 2003. Vol. 13. № 1. Pp. 41-48. DOI: 10.1007/s00193-003-0193-2
3. Evans M.W., Given F.I., Richeson W.E.Jr. Effects of attenuating materials on detonation induction distances in gases // J. of Applied Physics. 1955. Vol. 26. No. 9. Pp. 1111-1113. DOI: 10.1063/1.1722162
4. Sharypov O.V., Pirogov Ye.A. On the mechanism of weakening and breaking of gas detonation in channels with acoustically absorbing walls // Combustion, Explosion and Shock Waves. 1995. Vol. 31. No. 4. Pp. 466-470. DOI: 10.1007/BF00789368
5. Dupre G., Peraldi O., Lee J.H., Knystautas R. Propagation of detonation waves in an acoustic absorbing walled tube // Dynamics of explosions. Wash.: AIAA, 1988. Pp. 248-263. DOI: 10.2514/5.9781600865886.0248.0263
6. Teodorczyk A., Lee J.H.S. Detonation attenuation by foams and wire meshes lining the walls // Shock Waves. 1995. Vol. 4. No. 4. Pp. 225-236. DOI: 10.1007/BF01414988
7. Radulescu M.I., Lee J.H.S. The failure mechanism of gaseous detonations: experiments in porous wall tubes // Combustion and Flame. 2002. Vol. 131. No. 1-2. Pp. 29-46. DOI: 10.1016/S0010-2180(02)00390-5
8. Guo C., Thomas G., Li J., Zhang D. Experimental study of gaseous detonation propagation over acoustically absorbing walls // Shock Waves. 2002. Vol. 11. No. 5. Pp. 353-359. DOI: 10.1007/s001930100113
9. Johansen C., Ciccarelli G. Combustion in a horizontal channel partially filled with a porous media // Shock Waves. 2008. Vol. 18. No. 2. Pp. 97-106. DOI: 10.1007/s00193-008-0151-0
10. Ciccarelli G., Johansen C., Kellenberger M. High-speed flames and DDT in very rough-walled channels // Combustion and Flame. 2013. Vol. 160. No. 1. Pp. 204-211. DOI: 10.1016/j.combustflame.2012.08.009
11. Mikushkin A.Yu., Samoilova A.A., Bivol G.Yu., Korobov A.E., Golovastov S.V. Metod rascheta nestatsionarnogo tyagovogo usiliya ezhektornogo nasadka pul'siruyushchego reaktivnogo dvigatelya // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana: elektron. zhurn. 2016. № 6. S. 130-144. DOI: 10.7463/0616.0842134
12. Golovastov S.V., Samoilova A.A., Aleksandrova D.M. Otsenka teplovykh poter' na fronte detonatsionnoi volny pri dvizhenii vdol' metallicheskoi poristoi poverkhnosti // Aerokosmicheskii nauchnyi zhurnal. MGTU im. N.E. Baumana: Elektron. zhurn. 2016. T. 2. № 5. S. 1–15. DOI: 10.7463/aersp.0516.0849886
