Горение газофазных и конденсированных систем. Методы расчета. Структура пламен

В книге реализован комплексный подход к решению задач тепломассообмена, связанных с исследованием химической структуры пламен. Представлены методы расчета химически неравновесных течений, описываемых как полной системой уравнений Навье-Стокса, дополненной законами сохранения масс компонент, так и приближенными системами уравнений на ее основе. Рассмотрены методы выделения ведущих стадий химических процессов. Применительно к вопросу обоснования корректности масс-спектрометрического метода исследования химической структуры пламен рассчитаны газодинамические поля в пробоотборниках. Определены основные факторы, влияющие на процесс замораживания смеси в пробоотборниках. В качестве других приложений разработанных методов рассчитана сложная волновая структура, образующаяся при сверхзвуковом горении водородно-воздушной смеси в канале. Систематизированы данные по физико-химическим процессам в пламенах энергетических материалов АР, ADN, RDX и смесевых составов на основе АР и полибутадиенового каучука. Значительное внимание уделено обзору работ по термическому разложению и горению указанных конденсированных систем. Описаны детальные кинетические механизмы, исследована структура пламен, выделены ведущие стадии процессов. Исследована структура пламен слоевых систем на основе перхлората аммония и полибутадиенового каучука. Изучена структура микропламен в окрестности крупной частицы АР, выступающей над поверхностью активного связующего. Рассмотрены вопросы, связанные с особенностями моделирования быстропротекающих химических процессов в проточных реакторах при малых числах Рейнольдса. Книга рассчитана на научных работников, аспирантов и студентов, специализирующихся в области численных методов, химической кинетики, химии горения. Обложка Горение газофазных и конденсированных систем. Методы расчета. Структура пламен Аннотация Оглавление Предисловие Условные обозначения Часть I. Численные методы расчета химически неравновесных процессов Введение Литература Глава 1. Методы выделения ведущих стадий химического процесса Литература Глава 2. Методы расчета неравновесных пространственно однородных нестационарных процессов и стационарных течений в каналах в квазиодномерном приближении Литература Глава 3. Разностная схема расчета неравновесных стационарных сверхзвуковых течений 3.1. Схема распада разрыва для расчета неравновесных течений 3.2. Построение больших величин W, F 3.3. Определение газодинамических функций 3.4. Аппроксимационные свойства схемы 3.5. Газодинамика неравновесного течения в каналах Выводы Литература Глава 4. Разностная схема расчета неравновесных течений на основе полных уравнений Навье-Стокса 4.1. Вычисление диффузионных потоков 4.2. Преобразование системы уравнений 4.3. Конечно-разностная схема 4.4. Расчет течений реагирующего вязкого газа в каналах Выводы Литература Глава 5. Метод расчета низкоскоростных течений реагирующего газа 5.1. Система уравнений для описания низкоскоростных течений реагирующего газа 5.2. Описание вычислительного алгоритма Выводы Литература Часть II. Горение конденсированных систем. Структура пламен. Детальные кинетические механизмы Глава 6. Исследование химических процессов в пламени перхлората аммония 6.1. Обзор результатов экспериментального и теоретического исследования термического разложения и горения перхлората аммония 6.1.1. Физические свойства перхлората аммония 6.1.2. Механизм и кинетика термического разложения перхлората аммония 6.1.3. Основные закономерности горения перхлората аммония 6.1.4. Вклад реакций в конденсированной и газовой фазе в процесс горения перхлората аммония 6.1.5. Кинетика газофазных процессов 6.2. Моделирование кинетики и механизма химических реакций в пламени перхлората аммония 6.2.1. Экспериментальные и расчетные данные по химической структуре пламени перхлората аммония 6.2.2. Механизм реакций. Константы скоростей 6.2.3. Результаты расчета кинетики на основе уравнений Эйлера. Выделение ведущих стадий процесса 6.2.4. Расчет химической структуры пламени на основе уравнений Навье-Стокса. Сопоставление с экспериментом 6.2.5. Влияние газофазных реакций на процесс разложения конденсированной фазы 6.2.6. Оценка достоверности результатов расчета и кинетического механизма 6.3. Модификация кинетического механизма для расчета химических процессов в пламенах хлорной кислоты с аммиаком 6.3.1. Механизм реакции NH2 с О2 6.3.2. Расчет кинетических параметров реакции NH2 + О2 = = HNO + ОН 6.3.3. Модификация кинетического механизма. Сравнение расчетных и экспериментальных данных по химической структуре пламен хлорной кислоты с аммиаком Выводы Литература Глава 7. Термическое разложение и горение нитраминов 7.1. Механизм и кинетика термического разложения циклических нитраминов 7.1.1. Физические свойства циклических нитраминов 7.1.2. Термическое разложение нитраминов в конденсированной фазе при температурах ниже точки кипения 7.1.3. Высокотемпературный пиролиз нитраминов 7.1.4. Формальные кинетические параметры термического распада нитраминов 7.2. Моделирование горения циклических нитраминов 7.2.1. Физические параметры волны горения 7.2.2. Химическая структура пламени 7.2.3. Математическое моделирование 7.3. Исследование свойств кинетического механизма для описания химической структуры пламени гексогена 7.3.1. Кинетический механизм 7.3.2. Формулировка задачи и исходные данные для расчетов 7.3.3. Структура пламени при действии внешнего потока излучения. Роль отдельных стадий и компонентов 7.3.4. Самоподдерживающееся горение гексогена 7.3.5. Построение укороченной кинетической схемы Выводы Литература Глава 8. Моделирование химических процессов в пламени динитрамида аммония Введение 8.1. Термическое разложение ADN 8.1.1. Физико-химические свойства динитрамида аммония и динитрамида 8.1.2. Свойства N(NO2) 8.1.3. Разложение ADN в условиях низкого давления 8.1.4. Разложение металлических и ониевых солей динитрамида 8.1.5. Механизм термического разложения ADN в жидкой фазе 8.1.6. Особенности термического разложения ADN в твердой фазе 8.1.7. Термическое разложение ADN при высокой температуре Выводы 8.2. Горение составов на основе ADN 8.2.1. Горение ADN при воздействии лазерного излучения 8.2.2. Особенности процесса горения составов на основе ADN 8.3. Анализ экспериментальных данных по составу продуктов термического разложения ADN 8.4. Анализ экспериментальных данных по химической структуре пламени ADN 8.4.1. Структура пламени при р — 3 атм 8.4.2. Структура пламени при р — 6 атм 8.5. Кинетический механизм для описания химической структуры пламени ADN 8.5.1. Физико-химические свойства газообразного динитрамида 8.5.2. Физико-химические свойства нитрамида NH2NO2 8.5.3. Детальный кинетический механизм для описания химической структуры пламени ADN 8.5.4. Тестировка кинетического механизма: расчет и сопоставление с экспериментом процесса пиролиза и окисления NH3 в смесях NH3/Ar и NH3/N2O/Ar за отраженными ударными волнами 8.6. Моделирование процесса пиролиза продуктов сублимации динитрамида аммония в условиях низких давлений 8.6.1. Особенности моделирования реакции NH3 с HN(NO2)2 в условиях быстрого протекания процессов и низких давлений 8.6.2. Сопоставление расчетных данных с экспериментом. Роль отдельных стадий и компонентов в химическом процессе 8.7. Структура пламени ADN 8.7.1. Химические процессы в первой зоне тепловыделения в пламени ADN. Реакция NH3 с HN(NO2)2 в условиях умеренных давлений 8.7.2. Оценка вклада аэрозолей в химические процессы в первой зоне тепловыделения пламени ADN 8.7.3. Сопоставление граничных условий с термодинамическими свойствами и химическим составом ADN. Химические процессы в смесях HDN/N2 и NH3/HDN/N2 8.7.4. Химические процессы во второй зоне тепловыделения пламени ADN 8.7.5. Третья зона тепловыделения в пламени ADN. Разложение N2O и NO, формирование равновесных составов О2, Н2О, N2 8.8. Редукция кинетического механизма Выводы Литература Глава 9. Химические процессы в пламенах конденсированных систем на основе перхлората аммония и полибутадиенового каучука Введение 9.1. Структура пламен, кинетика и механизм химических реакций в пламенах гомогенизированных смесевых составов 9.1.1. Экспериментальные данные по тепловой и химической структуре пламен СТТ на основе АР и СТРВ 9.1.2. Кинетический механизм 9.1.3. Результаты расчетов 9.2. Кинетические параметры формальных реакций 9.2.1. Метод расчета 9.2.2. Термокинетические параметры формальных стадий в пламенах СТТ на основе АР и СТРВ 9.3. Формальный кинетический механизм для описания структуры пламен гетерогенных конденсированных систем 9.4. Моделирование химических процессов в пламенах гетерогенных конденсированных систем 9.4.1. Горение слоевой системы 9.4.2. Горение активного связующего, содержащего крупные зерна окислителя Выводы Литература Заключение Приложение Литература Титул back Обложка back