Т. 328, № 8

Особенности динамики детонационных волн в пузырьковой жидкости при прохождении границы "водоглицериновый раствор - масло"

Актуальность. Жидкость с пузырьками горючей смеси газов (вода с пузырьками гремучего газа или смесью углеводородов с кислородом) является взрывчатым веществом, в котором при воздействии импульсом давления порядка 10-20 атм может возникать детонационный солитон с амплитудой, доходящей до 100 атм. Удельно-массовая калорийность такого взрывчатого вещества на шесть и более порядков ниже, чем обычных твердых, жидких и газообразных взрывчатых веществ. Подобные низкокалорийные взрывчатые вещества являются эффективным средством для усиления и поддержания волновых сигналов, а также для кратковременного повышения давления в локальных зонах. Кроме того, в горючих жидкостях, содержащих завесы с паровоздушными пузырьками, резкие толчки при транспортировке могут способствовать образованию детонационных солитонов, приводящих к аварийным ситуациям. Изучение детонационных волн в пузырьковых жидкостях связано с вопросами взрывобезопасности таких систем. Поэтому необходимо изучение критических параметров (первоначальная амплитуда волны, объемное содержание и дисперсность пузырьков газа), при которых может происходить инициирование детонации. Цель исследования: изучение волнового движения в неоднородной пузырьковой жидкости, когда неоднородность обусловлена наличием границы между различными жидкостями, а также различными объемными содержаниями пузырьков. Объект исследования: пузырьковые жидкости, содержащие взрывчатый газ внутри пузырьков. Методика исследования базируется на численном решении системы дифференциальных уравнений в частных производных. Результаты исследования позволили сделать выводы об особенностях динамики детонационных волн в пузырьковой жидкости, при наличии границы между жидкостями с различающимися акустическими свойствами, и дать рекомендации при разработке требований по взрывобезопасности при транспортировке горючих углеводородов. В работе исследуются особенности динамики волны давления при переходе границы между зонами, заполненными водоглицериновым раствором и маслом. Эти зоны отличаются акустическими свойствами. Кроме того, полагается, что эти жидкости содержат взрывчатые пузырьки. При переходе волны давления типа «ступенька» через границу между зонами из-за различия акустических импедансов происходит увеличение амплитуды волны и может инициироваться детонационная волна. Если объемное содержание пузырьков одинаково в обеих зонах, то очаг взрыва не может инициировать детонационную волну в первой зоне из-за его поджатия волной типа «ступенька». Чтобы детонационная волна распространялась в первой зоне, необходимо, чтобы объемное содержание в первой зоне было больше некоторого критического значения, зависящего от амплитуды первоначальной волны и объемного содержания газа в первой и вторых зонах.

Ключевые слова:

детонация, волны, пузырьки, жидкости, газ, волновые движения, неоднородные жидкости, пузырьковые жидкости, углеводороды, транспортировка, взрывобезопасность, детонационные волны, электронный ресурс,

Авторы:

Гималтдинов Ильяс Кадирович

Левина Татьяна Михайловна

Скачать PDF