Тезисы докладов

Доклады новосибирских участников

Проблема подъема и воспламенения пылевидных отложений горючих дисперсных материалов при воздействии ударных нагрузок вызывает интерес исследователей на протяжении достаточно продолжительного времени. Это обусловлено важностью проблемы обеспечения взрывопожаробезопасности промышленных производств.

В настоящей работе предлагается математическая модель этого явления в рамках лагранжевого подхода, учитывающая одновременное действие на частицу сил Саффмана и аэродинамической интерференции. С помощью данной модели адекватно описана начальная стадия подъема одиночных частиц пылевидного слоя при воздействии на него ударных волн слабой и средней интенсивности. Достигнуто удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных [1,2] данных. Показано, что в случае слабых ударных волн (число Маха M<1.5) и частиц среднего размера (диаметр d<100 мкм) подъем частиц обусловлен действием силы Саффмана, в случае ударных волн средней интенсивности (M=2.1-3.3)и крупных частиц (d=200-250 мкм) – действием силы аэродинамической интерференции частицы и поверхности.

Для описания воспламенения предлагается математическая модель, принимающая во внимание термическое разложение частиц, выход в газовую фазу летучих и др. Математически проблема формулируется как задача Коши для жесткой системы обыкновенных дифференциальных уравнений с нелинейностями кинетической природы. Изучены некоторые качественные особенности процесса реагирования многокомпонентной газоугольной смеси, позволяющие выявить следующие варианты ее тепловой динамики: гетерогенное и гомогенное воспламенение частиц топлива, а также смешанное воспламенение за счет одновременного действия поверхностной и объемной реакций. Проведена верификация модели по опытным данным работы [3], относящимся к задержкам воспламенения взвесей частиц угля в воздухе и кислороде в отраженных ударных волнах. Показано, что модель правильно описывает влияние на период индукции как температуры среды за фронтом отраженной ударной волны, так и начального массового содержания летучих веществ в угольных частицах.

Работа выполнена при частичной поддержке фондов ISTC (проект 612-2), РФФИ (99-01-00587).

Литература

1. Merzkirch, K. Bracht. The erosion of dust by a shock wave in air: Initial stages with laminar flow // Int. J. Multiphase Flow. 1978. Vol.4, P.89–95.
2. Бойко В.М., Папырин А.Н. О динамике образования газовзвеси за ударной волной, скользящей вдоль поверхности сыпучей среды // Физика горения и взрыва. 1987. Т.23, №2, С.122–126.
3. Бойко В.М., Папырин А.Н., Поплавский С.В. О влиянии летучих на задержки воспламенения газовзвесей угольных пылей в ударных волнах // Физика горения и взрыва. 1991. Т.27.№2. С.101-111.

Дополнительные материалы:

PDF (212 kb)

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2001, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2001, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск