Моделирование ударно-волнового инициирования детонации в горючем пристеночном газовом пузыре на основе детальной кинетики горения

Автор: Олег Георгиевич Сутырин

Соавторы: П.Ю. Георгиевский, В.А. Левин

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова

В рамках многокомпонентных уравнений Эйлера в двумерной плоской постановке численно исследуется падение ударной волны на пристеночный газовый пузырь (поперечный цилиндр), заполненный водородно-кислородной смесью с добавлением ксенона. Горение газа моделируется с помощью детальной кинетики O’Conaire, учитывающей 19 обратимых реакций для 9 активных газовых компонентов. Применяется конечно-разностный метод класса WENO высокого порядка аппроксимации, адаптированные под задачи с резкими границами раздела газов различного химического состава.

Описаны процессы преломления и отражения ударной волны от стенки, а также фокусировки вторичных скачков уплотнения. Обнаружены различные режимы инициирования детонации в пузыре – прямой (за счет разогрева горючей смеси при ударном сжатии) в передней части пузыря, при преломлении и отражении волны от стенки в задней части пузыря, и при фокусировке скачков на плоскости симметрии вблизи стенки. На основе серии расчетов определена зависимость режимов воспламенения и пороговых чисел Маха падающей волны от формы пузыря. Показано, что сочетание фокусировки волны на пузыре и отражения от стенки приводит к существенному снижению пороговых чисел Маха, характеризующих минимальную достаточную для инициирования детонации интенсивность падающей волны, как по сравнению с плоским слоем горючего газа перед стенкой, так и по сравнению со свободным пузырем без стенки.