Специалисты Сколтеха разработали математическую модель, описывающую весь спектр стационарных волн горения – от медленного дозвукового пламени до мощных сверхзвуковых детонаций. Об этом информирует пресс-служба института.
Многообразие режимов горения
Процесс горения проявляется в различных формах. Наиболее интенсивной является сильная детонация – сверхзвуковая ударная волна, резко сжимающая и нагревающая газовую смесь для запуска реакции. Этот режим отличается замечательной стабильностью. Слабая детонация и медленные волны горения не вызывают резкого скачка давления: реакция стартует лишь в предварительно нагретой смеси. Эти состояния возникают реже и склонны к переходу в другие формы. Классическое пламя – это медленная дозвуковая волна, чья скорость зависит от прогрева холодного топлива теплом перед фронтом реакции.
Двойной подход к исследованию
Для анализа ученые использовали два взаимодополняющих метода. Сначала были выведены приближенные аналитические формулы, раскрывающие структуру волн в разных условиях. Затем эти результаты прошли верификацию через численные расчеты по полной системе уравнений модели. Такой подход позволил детально отследить изменения температуры, давления и скорости химической реакции в зависимости от внешних факторов.
Сравнение с фундаментальными уравнениями
Особую ценность имело сопоставление с уравнениями Навье–Стокса для сжимаемых реагирующих потоков – более сложной моделью газовой динамики. Высокая степень совпадения решений доказала, что даже относительно простая модель способна точно воспроизводить ключевые физические свойства процессов горения.
Значимость для практики
Классификация всех стационарных режимов стала важной основой для дальнейших изысканий. Теперь открывается возможность исследовать условия опасного перехода от обычного пламени к взрывной детонации. Это имеет прямое практическое значение для управления горением и предотвращения аварий в двигателях и промышленных установках.
Полученные результаты открывают перспективы для создания более безопасных двигателей, эффективных систем сжигания топлива и надежных методов защиты промышленных объектов от неконтролируемых взрывов.
Российским ученым также удалось создать сенсор, который мгновенно выявляет признаки старения. Новая разработка за доли секунды вычисляет активные формы кислорода в плазме крови или слюне. Именно эти показатели отвечают за активность процессов старения организма.
Источник: vm.ru