Инициирование детонации в газах при помощи взаимодействия ударной волны с газовым пузырем повышенной плотности

Автор: Олег Георгиевич Сутырин

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова

Изучается ряд задач о взаимодействии ударной волны с эллипсоидальным пузырем газа повышенной плотности различной конфигурации: горючий пузырь в инертном газе и инертный пузырь в горючем газе, в том числе при расположении пузыря вблизи твердой стенки. Исследование проводится численно, на основе уравнений Эйлера, с помощью конечно-разностных методов семейства WENO повышенных порядков аппроксимации, адаптированных для течений с ударными волнами и резкими границами раздела газов. Реакция горения газовой смеси моделируется с помощью модельной двухстадийной кинетики Коробейникова-Левина.

Описан ряд качественно различных режимов инициирования детонации: прямое инициирование, инициирование при отражении, преломлении и фокусировке вторичных волн внутри или снаружи пузыря. Показано, что режимы инициирования детонации существенно зависят как от интенсивности ударной волны, так и от формы пузыря. На основе серий расчетов построены диаграммы режимов инициирования детонации для различных конфигураций течения и показано, что эффект фокусировки ударной волны позволяет достичь успешного инициирования детонации при принципиально меньшей интенсивности падающей волны по сравнению с прямым инициированием, с простым отражением волны от стенки и с взаимодействием волны с твердыми телами той же формы. Столь существенное снижение пороговой интенсивности ударной волны при взаимодействии с пузырем может быть положено в основу разработки новых методов газодинамического инициирования детонации в перспективных системах высокоскоростного сгорания горючих газовых смесей.