Распространение ударных и детонационных волн в каналах различной геометрии в газовзвесях
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск
Предложена физико-математическая модель и численная технология для расчетов ударно-волновых и детонационных процессов в гетерогенных смесях газа и мелких реагирующих частиц в каналах сложной геометрии. Математическая модель гетерогенной детонации газовзвесей основана на двухскоростном двухтемпературном приближении механики реагирующих континуумов. Математическая технология включает использование схемы TVD для газовой фазы и Джентри-Мартина-Дэйли для частиц. Метод адаптирован для расчета двумерных течений в областях произвольной формы. Особенностью является простота реализации: расчет проводится в покрывающем область канале, значения на границах области переопределяются согласно условиям непротекания. В качестве приложений развитой методики рассмотрена задача о распространении ударных и детонационных волн в газовзвесях алюминиевых частиц в кислороде в канале с внезапным расширением. Отмечается, что дифракция ударных волн на обратном уступе в газовзвесях принципиально отличается от соответствующих течений в газовых смесях отсутствием автомодельности течения и влиянием процессов релаксации фаз. Выявлена возможность формирования зон, практически свободных от частиц и слоев их повышенной концентрации. При выходе детонационной волны из узкой части канала в широкую часть возможна реализация различных сценариев развития течения: от частичного ослабления до полного срыва гете-рогенной детонации, включая возможность частичного срыва с последующим ре-инициированием. Показано влияние размера частиц и их массовой загрузки на процесс. После прохождения плоской волной разрыва сечения формируется ячеистая детонация с характерным для данной смеси размером ячейки.
