Математическое моделирование нестационарного горения энергетических материалов с испарением на поверхности, страница 2

Для остальных пяти опытов будет наблюдаться тот же набор картинок, которые нецелесообразно включать в данный отчёт.

Таблица 1.1.

Ng2	Ts1	Ts2	Ts3	Ts2-Ts1	Ts3-Ts1
41	0,002036	0,012036	0,014106	0,01	0,01207
81	0,003828	0,012084	0,014052	0,008256	0,010224
121	0,004116	0,012108	0,014192	0,007992	0,010076
161	0,003924	0,012180	0,014137	0,008256	0,010213
201	0,003874	0,012228	0,013980	0,008354	0,010106
241	0,003900	0,012156	0,014028	0,008256	0,010128

График ts3-ts1

График ts2-ts

Вывод: По графикам можно проследить тот момент, что параметр Ng2 влияет на ход реакции при значении 42. Это видно из двух графиков. Для данного значения параметра характерно более длительные стадии горения ЭМ.

Для остальных пяти выбранных значений (82,122,162,202,242) данный параметр слабо влиял на длительность фаз.

Задача №2

Получить зависимость $\alpha (q_r)$, аналогичную представленной на рис. П8, при изменённом значении одного из параметров конденсированной фазы.

Приводим варианты этих изменений.

Nc1=18, Ec1=47000,Qc1=550, Lamc1=9,5, Lamc2=5,5, t0=310, p0=1.5,L=100,Qm=30,Tm=500.

Что из себя представляет процесс газификации? На самом деле газификация в данной модели представляется как возможность пронаблюдать за наши ЭМ, без участия раскалённых паров газовай фазы. Это представляет огромный научный интерес.

Чтобы смоделировать этот процесс, необходимо заменить в исходном файле

Следующие строки: пусть предэкспонент Ac  для конденсированной фазы останется тем же и равный: Ac[1:2]=  2.5e10 0.

Тепловой поток необходимо изменить следующим образом:

q(t)[KW/m^2]= {

                 20000 0

                  20000  0.045  0 0.05   0 10

                        },

вместо

q(t)[KW/m^2]= {

                 9000 0

                  9000  0.005  0 0.012   0 10

                        }

Тепловой поток увеличивают для того, чтобы конденсированная фаза смогла прореагировать без участия тепловых потоков доносимых от газовой фазы.

Коэффициент прозрачности оставляем тем же и равный  alpha[1/m]= {

           33000   1.0000e+000

                 }

Что получаем в итоге?

Частичная газификация

На данном графике представлена частичная газификация. Т.е. мы поддерживаем внешним тепловым потоком постоянную скорость горения ЭМ.

Дальше процесс газификации переходит в вторую стадию , когда скорость горения обращается в ноль. Т.е. на данном этапе действие теплового потока заканчивается, и начинается процесс затухания, но конденсированная фаза насыщенна полураспавшимися продуктами, которые впоследствии и дадут переход на третью стадию, с повышенным тепловыделением.

На предыдущей странице показан график, на котором представлен переход в третью стадию горения, т.н. второе зажигание. За счёт чего оно происходит?

Внешний тепловой поток заканчивает своё действие, но не занулив предэкспоненты для газовой фазы мы всё таки даём возможность газовой фазе «подхватить» процесс разложеня ЭМ.

Проследим это на следующем опыте.

Будем действовать от обратного. Пусть предэкспоненты равны нулю. Пронаблюдаем за графиком. Можно предположить, что до окончания действия внешнего теплового потока не произойдёт никаких изменений. И это совершенно верно.

Действительно:

Пока что мы не видим никаких изменений.

Дойдя до начала второй стадии полчили следующие результаты:

Видно, что вторая стадия затянулась. Т.е. газовая фаза не может оказать никакого влияния, т.к. её просто не существует. Наш ЭМ потух.

Вторым важным этапом в изучении процесса газификации является воздействие внешнего давления на нашу пороховую шашку.

Вернём на место параметры предэкспонентов. Попробуем изменить давление в начальный момент времени на один порядок выше.

При изменении давления в большую сторону возникает похожая картина, которую мы наблюдали в первом опыте, когда пытались поймать»зажигалку»

Тепловой поток газовой фазы, при окончании действия внешнего теплового потока, начинает действовать, но в силу высокого давления, не может выйти на стационарный режим. Происходит так называемый эффект мерцания. Наш образец гаснет. Но на его поверхности сохраняется затухающий колебательный режим. Который воздействует на температуру окружающей среды тем же образом, выводит её из состояния стационара, то забирая то возвращая энергию во внешнюю среду.

Далее рассмотрим пределы существования газификации при начальных показателях давления, предэкспонентов, и всех изменяемых нами ранее величин.

Пусть внешний тепловой поток недостаточно силён:

Примем q(t)= q(t)[KW/m^2]= {

                 9000 0

                  9000  0.045  0 0.05   0 10

                        }

В данном случае уменьшив величину теплового потока, мы тем самым уменьшили и скорость горения ЭМ. В остальном же, этой величины хватило для того, чтобы произошло второе зажигание.

На предыдущей странице показан типичный пример слабого теплового потока, который в принципе идёт только на медленное увеличение температуры. Наш энергетический материал нагревается, далее величина внешнего потока спадает, и процесс выходит на стационарный режим. Температура не меняется, не удалось создать второго зажигания.

По предложенному в методическом руководстве заданию, возьмём один из параметров конденсированной фазы и изменим его на предлагаемое значение.

Меняем параметр p0=1.5. К сожалению, каких либо видимых изменений на графиках не произошло. Если исходить из теоретической точки зрения, то импульс от начального давления должен был пойти на более быстрый выход на режим вынужденной газификации. Графики данной гипотезы не подтверждают.:

Вывод: В данной лабораторной работе были проведены множество испытаний, нацеленных на понимание процесса горения энергетического материала, при различных внешних условиях.

Так, каждый для себя студент должен выделить несколько основных аксиом, при изучении данного процесса. Основные параметры влияющие на развитие волны горения это есть тепловой поток, как правило внешний и давление. Давление играет очень большую, и одновременно коварную роль. Не всегда повышение давления благотворно сказывается на данном процессе. В каких то случаях, ЭМ из процесса горения переходит в тепловой взрыв, в каких то наоборот гаснет. Коэффициент прозрачности так же как и тепловой поток играет важную роль при определении развития процесса. Для последней задачи использовался постоянный коэффициент прозрачности, ввиду сложного создания самого процесса газификации. Воздействие газовой раскалённой фазы напрямую воздействует на процесс горения  ЭМ. Чем сильнее тепловые потоки со стороны газовой фазы на конденсированную тем больше скорость горения, тем быстрее возрастает давление. Можно ввести понятие треугольника.