ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТРАЖЕНИЯ И ФОКУСИРОВКИ УДАРНЫХ ВОЛН В КЛИНООБРАЗНОЙ ВСТАВКЕ В ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩЕЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ
Аннотация
В данной работе представлены некоторые результаты трехмерного числительного моделирования процессов, возникающих в химически реагирующей водородно-воздушной смеси совершенных газов после отражения и фокусировки падающей ударной волны от клинообразной вставки. В зависимости от интенсивности набегающей на вставку ударной волны выявлено несколько различных сценариев возникающих процессов и определены условия возникновения детонации. Также представлено тестирование результатов численного моделирования путем сравнения с экспериментальными данными.
Об авторе
Л. И. Стамов
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова;
Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт
системных исследований Российской академии наук
Россия
e-mail: lyubenstamov@mail.ru
Россия
e-mail: lyubenstamov@mail.ru
Список литературы
1. Smirnov N. N., Nikitin V. F. Modeling and simulation of hydrogen combustion in en-gines // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39, № 2. P. 1122–1136.
2. Smirnov N. N., Betelin V. B., Shagaliev R. M., Nikitin V. F., Belyakov I. M., Deryu-guin Yu. N., Aksenov S. V., Korchazhkin D. A. Hydrogen fuel rocket engines simulation using LOGOS code // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39, № 20. P. 10748–10756.
3. Smirnov N. N., Betelin V. B., Nikitin V. F., Phylippov Yu. G., Koo Jaye. Detonation engine fed by acetylene–oxygen mixture // Acta Astronautica. 2014. Vol. 104, № 1. P. 134–146.
4. Smirnov N. N., Nikitin V. F., Alyari-Shourekhdeli Sh. Transitional regimes of wave propagation in metastable systems // Combustion, explosion and shock waves. 2008. Vol. 44, № 5. P. 517–528
5. Smirnov N. N., Nikitin V. F., Phylippov Yu. G. Deflagration to detonation transition in gases in tubes with cavities // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2010. Vol. 83, № 6. P. 1287–1316.
6. Smirnov N. N., Nikitin V. F., Alyari Shurekhdeli S. Investigation of Self-Sustaining Waves in Metastable Systems: Deflagration-to-Detonation Transition // Journal of Propulsion and Power. 2009. Vol. 25, № 3. P. 593–608.
7. Nikitin V. F., Dushin V. R., Phylippov Y. G., Legros J. C. Pulse detonation engines: technical approaches // Acta Astronautica. 2009. Vol. 64, № 2–3. P. 281–287.
8. Wang Y., Wang J., Li Y., Li Y. Induction for multiple rotating detonation waves in the hydrogen-oxygen mixture with tangential flow // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39, № 22. P. 11792–11797.
9. Heidari A., Wen J.X. Numerical simulation of flame acceleration and deflagration to detonation transition in hydrogen-air mixture // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39, № 36. P. 21317–21327.
10. Wu D., Liu Y., Liu Y., Wang J. Numerical investigations of the restabilization of hydrogen–air rotating detonation engines // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39, № 28. P. 15803–15809.
11. Phylippov Yu. G., Dushin V. R., Nikitin V. F., Nerchenko V. A., Korolkova N. V., Guendugov V. M. Fluid mechanics of pulse detonation thrusters // Acta Astronautica. 2012. Vol. 76. P. 115–126.
12. Gwak M., Lee Y., Kim K., Yoh J. J. Deformable wall effects on the detonation of combustible gas mixture in a thin-walled tube // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40, № 7. P. 3006–3014.
13. Wang Y., Wang J. Effect of equivalence ratio on the velocity of rotating detonation // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40, № 25. P. 7949–7955.
14. Kee R. J. et al. A software package for the analysis of gas-phase chemical and plasma kinetics // from the Chemkin Collection, release 3.6, Reaction Design, 2000. 181 р.
15. Marinov N. M., Pitz W. J., Westbrook C. K., Hori M., Matsunaga N. An Experimental and Kinetic Calculation of the Promotion Effect of Hydrocarbons on the NO-NO2 Conversion in a Flow Reactor // Proceedings of the Combustion Institute. 1998. Vol. 27, № 1. P. 389–396.
16. Kee R. J., Miller J. A., Jefferson T. H. Chemkin: a general-purpose, problem-independent, transportable, Fortran chemical kinetics code package. Sandia National Laboratories Report SAND80-8003, 1980.
17. Gordon S., McBride B. J. Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equi-librium Compositions and Applications. I. Analysis // NASA Reference Publication 1311, 1994.
18. Browne S., Ziegler J., Shepherd J. E. Numerical Solution Methods for Shock and Deto-nation Jump Conditions // GALCIT Report FM2006.006, 2008. 90 р.
19. Pozdnyakov Z. G., Rossi B. D. Handbook of industrial explosives and means of blast-ing. Moscow : Nedra, 1977. 253 р.
20. Orlova E. J. Chemistry and technology of high explosives. Ed. 3-e, Rev. L. : Chemistry, Leningrad branch, 1981. 312 p.
21. Maas U., Warnatz J. Ignition processes in hydrogen-oxygen mixtures // Combustion and Flame. 1988. Vol. 74, № 1. P. 53–69.
22. Maas U., Pope S. Simplifying Chemical Kinetics: Intrinsic Low-Dimensional Manifolds in Composition Space // Combustion and Flame. 1992. Vol. 88. P. 239–264.
23. Ferziger J. T., Peric M. Computational Methods for Fluid Dynamics. 3d Edition. Springer, 2002. 423 р.
24. Van Leer. Towards the Ultimate Conservative Difference Scheme. A Second Order Se-quel to Godunov's Method // J. Com. Phys. 1979. Vol. 32. P. 101–136.
25. Fletcher С. Computational methods in fluid dynamics. In 2 volumes. TRANS. eng. New York : Springer, 1991. 401 р.
26. Koren C. B. Numerical Methods for Advection – Diffusion Problems. Braunschweig : Vieweg, 1993. P. 117.
27. Liou M.-S. A Sequel to AUSM: AUSM+ // J. Comput. Phys. 1996. Vol. 129. P. 364–382.
28. Kurganov A., Levy D. A third-order semidiscrete central scheme for conservation laws and convection-diffusion equations // SIAM J. SCI. COMPUT. 2001. Vol. 22, № 4. P. 1461–1488.
29. Wilcox D. C. Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, Inc. La Canada, Califor-nia, 1993. 460 р.
30. 30. Бетелин В. Б., Смирнов Н. Н., Никитин В. Ф., Смирнова М. Н., Стамов Л. И., Тюренкова В. В.. Вычислительное моделирование задач горения гремучих газовых смесей // Вестник кибернетики. 2016. № 2. C. 26–50.
31. Hegheş C. I. C1-C4 hydrocarbon oxidation mechanism. Germany: Rupertus Carola University of Heidelberg. 2006. Dissertation for the degree of Doctor of Natural Sciences. 117 р.
32. Hong Z. An improved hydrogen/oxygen mechanism based on shock tube/laser absorption measurements. USA: Stanford University. 2010. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. 180 р.
33. Стамов Л. И., Тюренкова В. В.. Математическое моделирование отражения и фокусировки ударных волн в конической полости в химически реагирующем газе // Математическое моделирование. 2018. Т. 30, № 3. С. 3–18.
34. Martynenko V. V., Penyaz'kov O. G., Ragotner K. A., Shabunya S. I.. High-temperature ignition of hydrogen and air at high pressures downstream of the reflected shock wave // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2004. Vol. 77, № 4. P. 785–793.
35. Penyazkov O. G., Ragotner K. A., Dean A. J., Varatharajan B.. Autoignition of pro-pane-air mixtures behind reflected shock waves // Proceedings of the Combustion Institute. 2005. Vol. 30, № 2. P. 1941–1947.
Рецензия
Для цитирования:
Стамов Л.И. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТРАЖЕНИЯ И ФОКУСИРОВКИ УДАРНЫХ ВОЛН В КЛИНООБРАЗНОЙ ВСТАВКЕ В ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩЕЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ. Вестник кибернетики. 2018;(4 (32)):85-94.
For citation:
Stamov L.I. NUMERICAL SIMULATION OF SHOCK WAVES REFLECTION AND FOCUSING INSIDE A WEDGE IN CHEMICALLY REACTING GAS MIXTURE. Proceedings in Cybernetics. 2018;(4 (32)):85-94. (In Russ.)
Просмотров:
157
Послать статью по эл. почте 