Подійне моделювання детонації у газовій суміші кисню, водню та азоту

УДК 519.688

ПОДІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДЕТОНАЦІЇ У ГАЗОВІЙ СУМІШІ
КИСНЮ, ВОДНЮ ТА АЗОТУ
О.В.Хайленко, аспiрант каф 304, М.О. Хайленко, к.т.н., cm. викл. каф. 304
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАІ»

В роботі проведено моделювання процесу поширення детонаційної хвилі у водень-кисневій суміші з домішками азоту при різних концентраціях. Для моделювання було використано дискретно-подійний алгоритм [1]. Молекули водню, кисню та азоту представлені у вигляді пари концентричних сфер [2], пов'язаних між собою прямокутним потенціалом взаємодії. Процес окиснення водню описується короткою хімічною кінетикою, яка складається з рівнянь:
Азот не бере участі у реакціях.
Існуюча енергія передасться молекулам, що знаходяться в безпосередній близькості до лівої грані розрахункової області.
У якості розрахункової області використовувалася квадратна труба розміром 25х25х500модеяьних одиниць. Розрахункова область рівномірно заповнювалася 150000 молекулами кисню, водню та азоту в різних концентраціях. Експерименти проводилися при нормальній температурі. Концентрація кисню і водню змінювалася в межах від 1 до 4 частин, азоту - від 0 до 4.
Результати моделювання показали, що хоча азот і не бере участі в хімічних реакціях, йото наявність значно впливає на детонаційний процес. Так, наприклад при концентрації кисню, водню та азоту у співвідношенні 1:1:3 або 1:1:4 детонація не відбувається. Це пов'язано з довжиною пробігу реагуючих молекул. Коли в системі знаходяться тільки молекули які можуть вступати в хімічну реакцію, вони не витрачають енергію при зіткненні з нереагуючими молекулами (у даному випадку використані молекули азоту). Замінивши нереагуючу молекулу на молекулу, відповідну по масі оксиду свинця, при стехіометричній концентрації водню, кисню і трьох частин молекул, які не реагують, швидкість детонації зменшиться майже у два рази.
Перелік посилань
1. Чернишов, Ю. К. Подійне програмування. Застосування до вирiшення деяких задач фізики [Текст] / Ю. К. Чернишов. - X.: Нац. аерокосм. ун-т. їм. М. Є. Жуковського «ХАІ», 2008. —68 с.
2. Слепiчева, М.О. Використання прямокутного потенціалу при iмiтацiоному моделюванні фазових переходів у простих кристалах [Текст] / М. О. Слепічева // Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології: еб. наук. пр. - X Нац. аерокосм. ун-т. ім. М.Є. Жуковського •ХАІ*. - Вин. 38. X2008. - С. 211 -216.