|
PresentationsModeling of wave patterns at the combustion frontP. N. Lebedev Physical Institute, Moscow, Russia В ряде реакций, распространяющихся в виде фронта, например, при распространении волны горения или в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, можно наблюдать возникновение различных пространственных структур. Ранее мы продемонстрировали, что как автоволновые, так и ячеистые структуры на распространяющемся фронте горения могут быть описаны в рамках блочной модели, в которой один блок описывает волну горения, а другой - возникающие на ней структуры. При этом мы для каждого из блоков использовали простые феноменологические модели, никак не отражающие конкретные детали процесса. Этот недостаток был восполнен в наших дальнейших исследованиях. А именно, мы, используя известную кинетическую схему элементарных реакций окисления водорода, построили детальную математическую модель, редуцировали её до четырёх уравнений, которые смогли адекватно описать распространяющуюся волну горения богатой водород-воздушной смеси. Редукция детальной модели проводилась с учётом известных из эксперимента значений скоростей реакций. В результате была получена модель, содержащая три уравнения для наиболее значимых компонент - радикалов H, HO2 и кислорода O2, а также четвёртое уравнение для температуры Ө. Численное исследование этой модели продемонстрировало хорошее качественное и количественное соответствие как с детальной моделью, так и с экспериментом. При этом оказалось, что фронт горения не однороден по распределению радикалов, а формирует два слоя - условно высокотемпературный, в котором доминируют радикалы H, и низкотемпературный, где в основном присутствуют радикалы HO2. Это согласуется с расчетами, проведенными в рамках модели с детальным механизмом реакции, где также была найдена подобная двухслойная структура фронта горения. Последующая редукция этих четырёх уравнений до блока из двух уравнений, соответствующих критическим процессам в низкотемпературном слое на фронте, приводит к модели, способной объяснить возникновение на нём спиральных волн, наблюдаемых в экспериментах, что было продемонстрировано при численном моделирование двумерной области. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант №~19-02-00610.
Литература Якупов Э. О., Губернов В. В., Полежаев А. А. Моделирование волновых структур на фронте горения// Известия вузов. ПНД. 2021. T. 29, № 4. С. 538–548. DOI: 10.18500/0869-6632-2021-29-4-538-548.
Presentation |
