Енергетичні особливості класичної моделі суміші для оцінки параметрів детонації в обмеженому об'ємі

Abstract

Наведено особливості оцінки параметрів детонації в обмеженому об’ємі з урахуванням кінетики узагальненої реакції горіння в контексті параметричної задачі максимізації одиничного реактивного імпульсу. Розрахунок характерних величин ударного фронту та безпосереднього стану середовища базуються на моделі суміші без урахування можливої морфологічної гетерогенності у вигляді об’ємних сил, що характеризують міжфазну взаємодію. У роботі в першому наближенні запропонована модифікація, яка дозволяє враховувати енергетичний вихід реакції явним чином, та значною мірою спрощує вимоги щодо підготовки самоузгоджених функцій калоричного рівняння стану кожної із компонент. Для врахування кінетики реакції детонаційного горіння на основі співвідношення Арреніуса побудована модифікована функція швидкості прямої реакції, яка мультиплікативно враховує «турбулізацію» потоку, що все ще потребує обговорення. Запропоновані модельні співвідношення були імплементовані у вигляді користувацької моделі горіння в ANSYS CFX, та застосовувалися для попередньої оцінки одиничного детонаційного імпульсу в обмеженому просторі. The article presents the features of detonation parameters estimation in a limited volume taking into account the kinetics of the generalized combustion reaction in the context of the parametric problem of unit reactive impulse maximization. The calculation of the characteristic values of the shock front and the state of the medium are based on the mixture model without taking into account possible morphological heterogeneity in the form of volume forces characterizing interphase interaction. The article suggests a modification that in the first approximation allows explicit consideration of the reaction energy yield and significantly simplifies the requirements for preparing selfconsistent functions of the caloric equation of state of each component. To take into account the kinetics of the detonation combustion reaction, a modified direct reaction rate function is constructed on the basis of the Arrhenius relation, which multiplicatively takes into account the "turbulization" of the flow, which still needs to be discussed. The proposed model relations were implemented in the form of a custom combustion model in ANSYS CFX, and were used for preliminary evaluation of a single detonation pulse in a limited volume.