Конференции ИВТ СО РАН

VII Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых)

1-3 ноября 2006 года, Красноярск, Россия

Тезисы докладов

Математическое моделирование

Моделирование течений реагирующих газовых смесей за ударными волнами

Бедарев И.

Институт теоретической и прикладной механики СО РАН (Новосибирск)

Проблема физико-математического моделирования поведения газовых реакционно-способных смесей под ударно-волновой нагрузкой является важной и актуальной в связи с возросшим интересом к использованию этого процесса в различных областях науки и техники. В работе исследованы две задачи течения реагирующих газовых смесей за ударными волнами, имеющие различную природу с точки зрения термодинамики процесса.

Первая задача посвящена исследованию гомогенного газофазного пиролиза метана в этилен и ацетилен в ударной трубе. Процесс пиролиза является эндотермическим и происходит под действием ударной волны, которая отражается от торца трубы. Рассмотрено невязкое одномерное и вязкое двумерное течения. Двумерные расчеты выполнены на основе нестационарных уравнений Навье-Стокса. В качестве кинетических моделей рассмотрена две схемы: упрощенная брутто-схема Касселя, включающая 4 реакции 5 химических компонентов превращения метана, и детальная кинетическая схема, включающая 42 прямых и обратных реакции 13 химических компонентов. Показано, что температура за отраженной ударной волной быстро падает из-за эндотермичности реакции пиролиза. Вследствие этого химические превращения в процессе пиролиза останавливаются на суммарной массовой концентрации этилена и ацетилена не выше 15%. Для более глубокой конверсии метана в этилен и ацетилен требуется дополнительный подогрев газа.

Во второй задаче проведен сравнительный анализ трех кинетических схем воспламенения водорода в кислороде (экзотермический процесс в смеси разбавленной аргоном) и трех газодинамических моделей течения реагирующей смеси за фронтом инициирующей ударной волны. Показана значимость выбора критерия, по которому определяется время задержки воспламенения при сравнении с экспериментальными данными. Показано, что при малых начальных концентрациях водород-кислородной смеси в аргоне, даже простая модель, в которой не учитывается влияние тепловыделения на параметры газа, позволяет удовлетворительно описать зависимости периода индукции от температуры. С ростом начальной концентрации реагирующих компонентов следует применять математическую модель, учитывающую изменение температуры смеси.

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (проект 03-01-00453).

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии
Обратная связь

[Головная страница]
[Конференции]