В Сколтехе разработали математическую модель горения

2 часа назад

© Сгенерировано ИИ

Специалисты Сколтеха разработали математическую модель, способную описывать стационарные распространяющиеся волны горения, охватывая спектр от медленного дозвукового пламени до сверхзвуковых детонационных волн, собщает издание «Газета.Ru»  с ссылкой на пресс-службу университета.

Горение может принимать различные формы, наивысшей интенсивностью характеризуется сильная детонация. Это явление представляет собой ударную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью, которая сжимает и значительно повышает температуру газовой смеси, инициируя затем химическую реакцию. Такой режим отличается высокой стабильностью. В случае слабых детонаций и волн горения отсутствует резкий скачок давления; реакция начинается лишь в уже нагретом газе. Эти режимы встречаются реже и легко трансформируются в другие. Обычное пламя является аналогом медленной, дозвуковой волны, чья скорость определяется тем, насколько быстро тепло проникает в холодное топливо перед фронтом реакции.

Для описания этих явлений ученые применили два метода. Вначале были получены приближенные аналитические формулы, которые позволяют понять структуру волн в различных зонах. Затем эти результаты были верифицированы посредством численных расчетов, выполненных по полной системе уравнений модели. Такой двухэтапный анализ дал возможность отслеживать изменения температуры, давления и скорости химической реакции при варьировании условий.

Особое значение имело сопоставление с более сложными уравнениями газовой динамики, а именно уравнениями Навье-Стокса для сжимаемых реагирующих течений. Близкое совпадение полученных решений продемонстрировало, что даже относительно простая модель способна адекватно воспроизводить ключевые физические характеристики горения.

Полученные выводы имеют большое значение для создания более безопасных двигателей, систем сжигания топлива и разработки методов защиты промышленных объектов от нежелательных взрывов.

Читайте новости о безопасности зданий, сооружений и пожарной безопасности на сайте журнала RUБЕЖ по ссылке.