1.4 Процессы горения и взрыва

ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА Перечень ключевых слов: горение, детонация, химическая кинетика, термодинамика, математическое моделирование, эксперимент. В отчете представлен цикл работ, выполненных в 2022 г. сотрудниками ФИЦ ХФ РАН в рамках Госзадания по программе 1.4 «Процессы горения и взрыва», рег. № 122040500073-4. Объектом исследования являются фундаментальные процессы превращения энергоемких материалов и разработка научных основ управления этими процессами. Цель работы — на основе фундаментальных исследований свойств и закономерностей горения и детонации энергоемких конденсированных и газообразных веществ разработать технологии и устройства для их использования. В работе выполнен ряд теоретических исследований. Из анализа кинетики тепловыделения получено численное решение для двух нестационарных задач о зажигании газа нагретым телом и о самовоспламенении газа в проточном реакторе идеального вытеснения с детальной кинетикой реакций. Выполнены расчеты сажеобразования в нормальных и обратных газовых пламенах в условиях микрогравитации. Рассмотрена задача ослабления действия взрыва за счет создания промежуточного инертного газового слоя, отделяющего горючую смесь от защищаемой поверхности. Проведены расчеты многомерной задачи о самовоспламенении струи керосина в камере постоянного объема. Получены новые более точные оценки скоростей экзотермического превращения при неидеальной детонации двойных смесей нитрометана с перхлоратом аммония. В процессе работы проводились экспериментальные исследования: определялись температуры воспламенения и эффективные энергии активации пределов каталитического воспламенения тройных смесей водород+метан+воздух над металлическим родием; на основе конической ударной трубы разработана и апробирована методика исследования ударно-волнового и осколочного действия при разрыве емкости под давлением; исследовалась чувствительность к удару твердых смесевых взрывчатых систем на основе ультра- и нанодисперсного перхлората аммония (ПХА); определена минимальная энергия разряда, необходимая для высоковольтного инициирования взрыва перспективной для использования в устройствах инициирования смеси перхлората аммония с севиленом и 20% алюминия; определены энтальпии сгорания и энтальпии образования трех тринитрометильных производных 1,3,5-триазина; изучены очаговые механизмы горения баллиститного пороха и октогена, термическое разложение 1,1-бис(метокси-NNO- азокси)-3-нитро-3-азабутана в изотермических и неизотермических условиях. Проведено численное моделирование процессов самовоспламенения и горения бедных и ультра-бедных водородно-воздушных смесей применительно к вопросам безопасности АЭС. На примере 14 соединений, представляющих все классы взрывчатых веществ HCNO-типа, показано, что чувствительность к удару хорошо коррелирует с критической температурой самовоспламенения очага Ткр, которая, в свою очередь, определяется кинетическими параметрами и тепловым эффектом реакции разложения. Впервые продемонстрирована возможность прямого лазерного инициирования детонации вторичного взрывчатого материала. По результатам выполненных исследований в 2022 г. опубликованы 3 монографии, 39 статей в мировых научных журналах, индексируемых в Scopus и 22 статей в ведущих российских и международных журналах (по РИНЦ). Принято к печати 15 статей.