RU2427756C1 - Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427756C1 RU2427756C1 RU2010107750/06A RU2010107750A RU2427756C1 RU 2427756 C1 RU2427756 C1 RU 2427756C1 RU 2010107750/06 A RU2010107750/06 A RU 2010107750/06A RU 2010107750 A RU2010107750 A RU 2010107750A RU 2427756 C1 RU2427756 C1 RU 2427756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shock wave
- combustible mixture
- flame
- pipe
- detonation
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000004913 activation Effects 0.000 title abstract 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 50
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 29
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 29
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 26
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 102220579497 Macrophage scavenger receptor types I and II_F23C_mutation Human genes 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к способам и устройствам для сжигания топлива, а именно к детонации, и могут быть использованы для инициирования детонации горючей смеси в различных установках, в частности в импульсных детонационных двигателях. Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью включает генерацию первичной ударной волны и последующее локальное многократное энергетическое воздействие на фронт бегущей ударной волны от очагов самовоспламенения горючей смеси, возникающих в результате отражения ударной волны от регулярных профилированных препятствий, установленных в трубе и имеющих форму зубьев, образованных пересечением кривых с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, путем организации периодической фокусировки отраженных волн давления в центральную часть фронта ударной волны в ближайшей окрестности фронта в ядре течения горючей смеси, для генерации первичной ударной волны горючую смесь в трубе поджигают, фронт пламени турбулизуют и ускоряют при помощи турбулизатора до видимой скорости пламени 550-750 м/с с образованием первичной ударной волны с числом Маха не выше 2.5-3.0, затем пространственно разделяют турбулентный фронт пламени и фронт ударной волны, а периодическую фокусировку отраженных волн давления в центральную часть фронта ударной волны в ближайшей окрестности фронта в ядре течения горючей смеси для локального многократного энергетического воздействия на фронт бегущей ударной волны осуществляют в возникшее пространство, разделяющее турбулентный фронт пламени и фронт ударной волны. В качестве турбулизатора используют спираль Щелкина. Профилированные препятствия имеют
Description
Изобретения относятся к способам и устройствам для сжигания топлива, а именно к газовой и газокапельной детонации, и могут быть использованы для инициирования детонации горючей смеси в различных технологических устройствах и энергетических установках, в частности в импульсных детонационных двигателях.
Главной проблемой при создании импульсных детонационных двигателей является необходимость максимального уменьшения преддетонационного расстояния и времени при использовании минимальной энергии источника зажигания. Классические способы инициирования детонации предполагают либо использование неприемлемо большого и кратковременного выделения энергии (Зельдович Я.Б., Когарко С.М., Симонов Н.Н. // ЖТФ, 1956, том 26, №8, с.1744-1752), либо достижение перехода горения в детонацию (ПГД) при слишком больших расстоянии и времени.
Известны способ инициирования детонации в горючих смесях и устройство для его осуществления, предложенные в патенте RU 2333423, F23C 15/00, F23R 7/00, 10.02.2008. Способ заключается в организации вихревого течения смеси, состоящей из горючего и окислителя, таким образом, что помимо основного вихря образуют систему мелкомасштабных вихрей, оси которых перпендикулярны плоскости потока. Способ осуществляют в устройстве, содержащем камеру сгорания, систему подачи топлива и источник зажигания. Камера сгорания выполнена в виде замкнутого плоского кольцевого канала, ограниченного цилиндрической поверхностью и двумя плоскими стенками. Диаметр кольцевого канала больше расстояния между плоскими стенками. Вдоль цилиндрической поверхности равномерно расположены отверстия (форсунки) для раздельной подачи горючего и окислителя, причем отверстия для подачи одного из топливных компонентов (обычно окислителя) направлены тангенциально или под углом к цилиндрической поверхности. Одна или обе плоские стенки имеют в центре отверстие для выхода детонационной волны и продуктов детонации. Основные недостатки известных способа и устройства - сложная организация движения окислителя и горючего, а также необходимость достижения значительной «видимой» скорости турбулентного фронта пламени для ПГД, характерной для классического механизма ПГД (более 1000 м/с в топливно-воздушных смесях).
Известны способ инициирования детонации в трубах с горючей смесью и устройство для его осуществления - спираль Щелкина (Щелкин К.И. Быстрое горение и спиновая детонация газов. М.: Военное изд-во МВС СССР, 1949 г., с.81, рис.34). Увеличение «видимой» скорости фронта пламени достигается путем турбулизации готовой топливно-воздушной смеси, движущейся соосно трубе, в турбулизаторе в виде спирали, расположенном между источником горючей смеси и участком гладкой трубы. Недостатком данных способа и устройства является необходимость достижения значительной «видимой» скорости турбулентного фронта пламени (более 1000 м/с в топливно-воздушных смесях) для ПГД и, как следствие, большое преддетонационное расстояние в широких трубах, что ведет к росту массогабаритных характеристик технологических устройств и энергетических установок.
Известны способ инициирования детонации в длинных трубах (длина 18 м, диаметр 5, 15 и 30 см) с горючей смесью и устройство для его осуществления, описанные в работе О.Peraldi, R.Knystautas and J.H.Lee "Criteria for transition to detonation in tubes". Twenty-First Symposium (International) on Combustion / The Combustion Institute, 1986, pp.1629-1637. По всей длине трубы установлены регулярные кольцевые препятствия прямоугольного профиля, на которых осуществляется турбулизация течения и затем ускорение турбулентного фронта пламени. Образующаяся при этом первичная ударная волна (УВ), отражаясь от препятствий, приводит к периодическому локальному повышению температуры за фронтом бегущей УВ, в результате рано или поздно (в зависимости от достигнутой скорости УВ и диаметра трубы) возникают очаги самовоспламенения горючей смеси, которые, воздействуя на фронт УВ, ускоряют ее вплоть до возникновения детонации. В работе исследовалось влияние параметров трубы (длины и диаметра) и параметров кольцевых препятствий (диаметра отверстия, высоты, шага) на время и длину (преддетонационное расстояние) ПГД. ПГД наблюдался только на расстоянии от первого препятствия 5-10 м и только для «чувствительных» топливно-воздушных смесей (водород, ацетилен и др.).
Главным недостатком данных способа и устройства является следующее: при распространении УВ через кольцевые препятствия простой формы (имеющие при продольном разрезе трубы прямоугольный профиль), очаг самовоспламенения возникает не в свободном ядре течения горючей смеси, а на периферии течения с наветренной стороны препятствия (то есть на значительном удалении от фронта УВ), поэтому область самовоспламенения подвергается сильному воздействию волн разряжения, что значительно снижает эффективность локального энергетического воздействия очагов самовоспламенения на скорость УВ и, тем самым, ограничивает возможности способа и устройства по сокращению длины и времени ПГД, тогда как одной из наиболее важных проблем является поиск условий надежного инициирования детонации в топливно-воздушных смесях в коротких трубах - порядка 1.5-2.5 м (при помощи слабых источников энергии за кратчайшее время).
В Институте химической физики РАН в течение длительного времени проводятся фундаментальные исследования условий ПГД. Разработан способ инициирования детонации в короткой гладкой трубе с помощью бегущего импульса принудительного зажигания (Фролов С.М. и др.//ДАН, 2004, Т.394, №2, с.222-224; ДАН, 2004, Т.394, №4, с.503-505). Идея использования внешних источников зажигания для возбуждения детонации впервые была выдвинута Я.Б.Зельдовичем и А.С.Компанейцем (Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации. М.: Гостехтеориздат, 1955), но экспериментальной проверки до последнего времени не проводилось. Проведенные исследования показали, что бегущий импульс принудительного зажигания должен двигаться от одного источника зажигания к другому с ускорением, синхронно с УВ, при этом допустимое рассогласование прихода УВ и момента зажигания составляет не более 50-100 мкс - при большем рассогласовании при прочих равных условиях детонация не возникала. На основе анализа данных экспериментов в дальнейшем (Frolov S.M. Initiation of Strong Reactive Shocks and Detonation by Traveling Ignition Pulses. J. Loss Prevention, 2005, V.19, №2-3, p.238-244) был сделан вывод, что классические опыты по ПГД в трубах с регулярными препятствиями также можно рассматривать как инициирование детонации бегущим импульсом зажигания, но не принудительного, а самопроизвольного при самовоспламенении смеси в результате отражения УВ от препятствий. При этом тоже необходимо согласование моментов прихода УВ и самовоспламенения.
Наиболее близкими к предлагаемым изобретениям по технической сущности являются способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления, описанные в работе (Фролов С.М., Семенов И.В., Комиссаров П.В., Уткин П.С, Марков В.В. Сокращение длины и времени перехода горения в детонацию в трубе с профилированными регулярными препятствиями. // ДАН, 2007, Т.415, №4, с.509-513), выбранной за прототип.
Способ-прототип включает генерацию первичной УВ в камере высокого давления (КВД) с числом Маха не выше 3.0-3.2 (скорость 900-1100 м/с) и последующее принудительное ускорение первичной УВ путем локального многократного энергетического воздействия на фронт бегущей УВ от очагов самовоспламенения горючей смеси в результате периодического локального повышения температуры в области за фронтом бегущей УВ, возникающего при отражении бегущей УВ от регулярных профилированных препятствий, установленных в трубе с горючей смесью. Использование в способе-прототипе профилированных препятствий специальной формы - в виде параболических зубьев, образованных пересечением двух парабол с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, - позволило фокусировать отраженные волны давления в центральную часть фронта УВ в ядре течения горючей смеси, что исключило воздействие волн разряжения на область самовоспламенения, характерное для препятствий прямоугольной формы, кроме того, при такой форме препятствий фокусировка производится в ближайшей окрестности фронта УВ, что исключает рассогласование прихода УВ и момента самовоспламенения, что в совокупности обеспечило существенное сокращение длины и времени ПГД по сравнению с другими известными способами - ПГД наблюдался на расстоянии 1.9-2.3 м от разрывной мембраны, разделяющей КВД и рабочий участок трубы.
Однако известный способ-прототип недостаточно технологичен из-за использования в нем вспомогательной КВД и мембранного узла.
Устройство-прототип представляет собой лабораторную детонационную трубу мембранного типа, снабженную КВД, предназначенной для генерации первичной УВ, и камерой низкого давления (КНД) с рабочим участком. КВД и КНД разделяет разрывная мембрана. В КНД для обеспечения безопасности рабочего участка от осколков разрывающейся мембраны имеется буферный участок без препятствий. Рабочий участок трубы имеет квадратное сечение и оборудован регулярными профилированными препятствиями, установленными на верхней и нижней стенке рабочего участка трубы. Профилированные препятствия выполнены в виде зубьев параболической формы, образованных пересечением двух парабол с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси. Устройство содержит регистрирующую аппаратуру, соединенную с персональным компьютером.
Недостатком устройства-прототипа является низкая технологичность, что обусловлено наличием в нем вспомогательной КВД и рвущейся мембраны между основной и вспомогательной камерами.
Задачей изобретения является повышение технологичности способа инициирования детонации и устройства для его осуществления, а также повышение эффективности многократного локального энергетического воздействия на фронт бегущей УВ при минимальных затратах энергии на инициирование детонации и минимальном преддетонационном расстоянии.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемыми: - способом инициирования детонации в трубе с горючей смесью, включающим генерацию первичной УВ и последующее локальное многократное энергетическое воздействие на фронт бегущей УВ от очагов самовоспламенения горючей смеси, возникающих в результате отражения УВ от регулярных профилированных препятствий, установленных в трубе и имеющих форму зубьев, образованных пересечением кривых с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, путем организации периодической фокусировки отраженных волн давления в центральную часть фронта УВ в ближайшей окрестности фронта УВ в ядре течения горючей смеси, в котором, согласно изобретению, для генерации первичной УВ горючую смесь в трубе поджигают, фронт пламени турбулизуют и ускоряют при помощи турбулизатора до видимой скорости пламени 550-750 м/с с образованием первичной УВ с числом Маха не выше 2.5-3.0, затем пространственно разделяют турбулентный фронт пламени и фронт УВ, а периодическую фокусировку отраженных волн давления в центральную часть фронта УВ в ближайшей окрестности фронта УВ в ядре течения горючей смеси для локального многократного энергетического воздействия на фронт бегущей ударной волны осуществляют в возникшее пространство, разделяющее турбулентный фронт пламени и фронт УВ.
В качестве турбулизатора можно использовать спираль Щелкина или любое другое устройство для ускорения пламени.
Профилированные препятствия могут иметь форму зубьев, образованных пересечением кривых различной или одинаковой геометрической формы с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым устройством для осуществления способа инициирования детонации в трубе с горючей смесью, включающим детонационную трубу, снабженную системой генерации первичной УВ, с рабочим участком трубы, оборудованным регулярными профилированными препятствиями, имеющими форму зубьев, образованных пересечением кривых с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, в котором система генерации первичной УВ состоит из источника зажигания и турбулизатора для турбулизации и ускорения фронта пламени до видимой скорости пламени 550-750 м/с с образованием первичной ударной волны с числом Маха не выше 2.5-3.0, а перед рабочим участком трубы, оборудованным регулярными профилированными препятствиями, имеется участок трубы без препятствий длиной не менее L=V·τ, где V - видимая скорость пламени, τ - время индукции самовоспламенения горючей смеси при нормальном отражении УВ от жесткой стенки, обеспечивающий пространственное разделение турбулентного фронта пламени и фронта первичной УВ.
Источник зажигания может быть искровым, например, автомобильной свечой, или любым другим, способным поджечь горючую смесь.
В качестве турбулизатора может быть использована спираль Щелкина или любое другое устройство для ускорения пламени.
Профилированные препятствия могут иметь форму зубьев, образованных пересечением кривых различной или одинаковой геометрической формы с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси.
При разработке предлагаемых способа и устройства были продолжены исследования по поиску оптимальной формы регулярных препятствий, начатые при создании способа-прототипа. Было установлено, что зубья, в виде которых изготовлены профилированные препятствия, могут быть образованы пересечением кривых (парабол, эллипсов, прямых, гипербол и т.д. или их сочетаний) с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, что позволяет фокусировать отраженные волны давления максимально близко от центральной части фронта УВ в ядре течения горючей смеси. Если зубья образованы пересечением прямых линий, упрощается изготовление рабочего участка трубы.
Было проведено тщательное исследование влияния условий ПГД и параметров устройства на эффективность локального многократного энергетического воздействия на фронт бегущей УВ. Принципиальным результатом проведенных расчетов и испытаний было установление факта, что необходимо разделять во времени и пространстве турбулентный фронт пламени и бегущую перед ним УВ, тогда между фронтом УВ и фронтом пламени образуется движущаяся «пробка» ударно сжатой и разогретой горючей смеси. (Следует отметить, что в способе-прототипе в КВД генерируется непосредственно УВ с числом Маха ≈3.0 в результате взрыва топливно-кислородной смеси). Было установлено также, что величина (длина) «пробки» должна быть не меньше L=V·τ, где V - видимая скорость пламени, τ - время индукции самовоспламенения горючей смеси при нормальном отражении УВ от жесткой стенки (100-150 мкс - в зависимости от скорости УВ - Басевич В.Я., Фролов С.М., Посвянский B.C. Условия существования стационарной гетерогенной детонации // Химическая физика, 2005, т.24, №7, с.60-70), следовательно, длина участка трубы без препятствий (по которому движется «пробка»), предназначенного для разделения турбулентного фронта пламени и фронта УВ, также должна быть не менее L. Если фронт пламени и фронт УВ не разделены, то турбулентный фронт пламени «накрывает» зарождающиеся очаги повышения температуры и последующего самовоспламенения за фронтом бегущей УВ, возникающие при отражении УВ от препятствий, тем самым исключая возникновение детонации.
На чертеже приведена схема заявляемого устройства.
Основной элемент устройства - детонационная труба (1) с поперечным сечением круговой, прямоугольной, овальной и др. геометрической формы. Устройство содержит систему подачи горючей смеси (не показана), узел зажигания (2) с источником зажигания (3), турбулизатор (4), участок без препятствий (5), рабочий участок (6), оборудованный регулярными профилированными препятствиями (7), и выходной участок (8). Система подачи горючей смеси предусматривает заполнение устройства либо только через узел зажигания (2), либо через узел зажигания (2) и входные штуцеры, расположенные вдоль трубы, при этом возможна как раздельная подача горючего и окислителя, так и подача предварительно полностью или частично перемешанной горючей смеси.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Через систему подачи горючей смеси устройство заполняется горючей смесью. Горючая смесь поджигается в узле зажигания (2), и пламя попадает в турбулизатор (4), который обеспечивает увеличение видимой скорости турбулентного фронта пламени до 550-750 м/с и образование первичной УВ с числом Маха 2.5-3.0. Затем УВ движется вместе с пламенем по участку трубы без препятствий (5), что позволяет фронту УВ перед попаданием в рабочий участок (6) оторваться от фронта турбулентного пламени. При отражении УВ от профилированных препятствий (7) отраженные волны давления - благодаря оптимальной форме препятствий - фокусируются в центральную часть фронта УВ (то есть в ядре течения горючей смеси) и в ближайшей окрестности фронта УВ, то есть синхронно с приходом бегущей УВ, что приводит к локальному ступенчатому повышению температуры (своего рода «накачке») вплоть до самовоспламенения горючей смеси, при этом благодаря разделению фронтов пламени и УВ турбулентный фронт пламени не успевает «накрывать» зарождающиеся за фронтом УВ очаги самовоспламенения, что в совокупности с фокусировкой волн давления приводит к быстрому ПГД.
Приводим примеры осуществления изобретения на опытном образце предлагаемого устройства, оснащенном регистрирующей аппаратурой. Рабочий участок детонационной трубы длиной 1 м квадратного сечения 100x100 мм был выполнен съемным в двух вариантах: с препятствиями параболической формы и с препятствиями эллиптической формы. Участок без препятствий длиной 0.2 м (диаметр 70 мм) был также выполнен съемным. Турбулизатор был выполнен в виде спирали Щелкина длиной 600 мм, свитой из стальной проволоки диаметром 4 мм с шагом витков 18 мм. Зажигание горючей смеси (стехиометрическая пропановоздушная смесь при давлении 0.1 МПа и температуре 293±2 К) осуществляли автомобильной свечой с энергией 0.1 Дж. Параметры УВ измеряли с помощью шести высокочастотных тензорезистивных датчиков давления типа ДДЗ-026М, установленных на расстояниях 170, 295, 695, 1205, 1525 и 1855 мм от выхода из турбулизатора. Все датчики были снабжены повторителями сигналов с индивидуальным питанием и соединены с персональным компьютером через аналого-цифровой преобразователь. Погрешность измерения скорости ударной волны не превышала 3%. Результаты измерений представлены в таблице, из которой видно, что на последней измерительной базе 1525-1855 мм - на выходном участке детонационной трубы - зарегистрирована детонация, распространяющаяся со скоростью 1695±50 м/с для препятствий параболической формы и 1720±50 м/с для препятствий эллиптической формы.
| Измерительная база, мм | Скорость ударной волны, м/с | |
| Параболическая форма | Эллиптическая форма | |
| 170-295 | 1080±30 | 1080±30 |
| 295-695 | 1070±30 | 1000±30 |
| 695-1205 | 956±25 | 1106±25 |
| 1205-1525 | 1240±30 | 1425±30 |
| 1525-1855 | 1695±50 | 1720±50 |
Эксперименты, выполненные при тех же условиях, но без участка без препятствий (5), показали, что ПГД без данного участка невозможен.
Таким образом, предложенные способ инициирования детонации и устройство для его осуществления характеризуются более высокой технологичностью, а также позволяют повысить эффективность локального энергетического воздействия на фронт бегущей УВ за счет пространственного разделения турбулентного фронта пламени и фронта бегущей УВ при минимальных затратах энергии на инициирование детонации и минимальном преддетонационном расстоянии.
Claims (7)
1. Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью, включающий генерацию первичной ударной волны и последующее локальное многократное энергетическое воздействие на фронт бегущей ударной волны от очагов самовоспламенения горючей смеси, возникающих в результате отражения ударной волны от регулярных профилированных препятствий, установленных в трубе и имеющих форму зубьев, образованных пересечением кривых с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, путем организации периодической фокусировки отраженных волн давления в центральную часть фронта ударной волны в ближайшей окрестности фронта в ядре течения горючей смеси, отличающийся тем, что для генерации первичной ударной волны горючую смесь в трубе поджигают, фронт пламени турбулизуют и ускоряют при помощи турбулизатора до видимой скорости пламени 550-750 м/с с образованием первичной ударной волны с числом Маха не выше 2,5-3,0, затем пространственно разделяют турбулентный фронт пламени и фронт ударной волны, а периодическую фокусировку отраженных волн давления в центральную часть фронта ударной волны в ближайшей окрестности фронта в ядре течения горючей смеси для локального многократного энергетического воздействия на фронт бегущей ударной волны осуществляют в возникшее пространство, разделяющее турбулентный фронт пламени и фронт ударной волны.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве турбулизатора используют спираль Щелкина.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что профилированные препятствия имеют форму зубьев, образованных пересечением кривых различной или одинаковой геометрической формы с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси.
4. Устройство для осуществления способа инициирования детонации в трубе с горючей смесью, включающее детонационную трубу, снабженную системой генерации первичной ударной волны, с рабочим участком трубы, оборудованным регулярными профилированными препятствиями, имеющими форму зубьев, образованных пересечением кривых с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси, отличающееся тем, что система генерации первичной ударной волны состоит из источника зажигания и турбулизатора для турбулизации и ускорения фронта пламени до видимой скорости пламени 550-750 м/с с образованием первичной ударной волны с числом Маха не выше 2,5-3,0, а перед рабочим участком трубы, оборудованным регулярными профилированными препятствиями, имеется участок трубы без препятствий длиной не менее L=V·τ, где V - видимая скорость пламени, τ - время индукции самовоспламенения горючей смеси при нормальном отражении ударной волны от жесткой стенки, обеспечивающий пространственное разделение турбулентного фронта пламени и фронта первичной ударной волны.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что источник зажигания представляет собой искровый источник зажигания, например, автомобильную свечу.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве турбулизатора использована спираль Щелкина.
7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что профилированные препятствия имеют форму зубьев, образованных пересечением кривых различной или одинаковой геометрической формы с фокусами, лежащими в ядре течения горючей смеси.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010107750/06A RU2427756C1 (ru) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010107750/06A RU2427756C1 (ru) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2427756C1 true RU2427756C1 (ru) | 2011-08-27 |
Family
ID=44756812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010107750/06A RU2427756C1 (ru) | 2010-03-04 | 2010-03-04 | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2427756C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014123440A1 (ru) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Способ и устройство инициирования детонации в трубе с горючей смесью |
| WO2014123441A1 (ru) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Устройство для турбулизации и ускорения фронта пламени |
| WO2014123442A1 (ru) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Скоростная импульсно-детонационная газовая горелка и способ ее функционирования |
| RU2672244C1 (ru) * | 2017-11-15 | 2018-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые физические принципы" | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления |
| CN113552168A (zh) * | 2020-04-23 | 2021-10-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 预混可燃气体湍流与燃爆过程特征参数测试装置及方法 |
| RU2789221C1 (ru) * | 2022-04-10 | 2023-01-31 | Андрей Викторович Белов | Зарядный рукав |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502901A2 (ru) * | 1987-12-08 | 1989-08-23 | Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина | Устройство пульсирующего горени |
| SU1557421A1 (ru) * | 1988-06-27 | 1990-04-15 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Устройство детонационного горени |
| WO1996036417A1 (en) * | 1994-05-27 | 1996-11-21 | Seditec Ltd. | Shock wave generator |
| JP2004353957A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Tetsuto Tamura | 爆轟波発生装置 |
| EP1962046A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-27 | General Electric Company | Pulse detonation combustor cleaning device and method of operation |
-
2010
- 2010-03-04 RU RU2010107750/06A patent/RU2427756C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502901A2 (ru) * | 1987-12-08 | 1989-08-23 | Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина | Устройство пульсирующего горени |
| SU1557421A1 (ru) * | 1988-06-27 | 1990-04-15 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Устройство детонационного горени |
| WO1996036417A1 (en) * | 1994-05-27 | 1996-11-21 | Seditec Ltd. | Shock wave generator |
| JP2004353957A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Tetsuto Tamura | 爆轟波発生装置 |
| EP1962046A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-27 | General Electric Company | Pulse detonation combustor cleaning device and method of operation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФРОЛОВ С.М. и др. Сокращение длины и времени перехода горения в детонацию в трубе с профилированными регулярными препятствиями. ДАН, 2007, т.415, №4, с.509-513. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014123440A1 (ru) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Способ и устройство инициирования детонации в трубе с горючей смесью |
| WO2014123441A1 (ru) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Устройство для турбулизации и ускорения фронта пламени |
| WO2014123442A1 (ru) * | 2013-02-06 | 2014-08-14 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Скоростная импульсно-детонационная газовая горелка и способ ее функционирования |
| RU2672244C1 (ru) * | 2017-11-15 | 2018-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые физические принципы" | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления |
| CN113552168A (zh) * | 2020-04-23 | 2021-10-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 预混可燃气体湍流与燃爆过程特征参数测试装置及方法 |
| RU2789221C1 (ru) * | 2022-04-10 | 2023-01-31 | Андрей Викторович Белов | Зарядный рукав |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5095724B2 (ja) | ガス状または分散系の燃料−酸化剤混合物に点火するためのシステム及び方法 | |
| RU2427756C1 (ru) | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления | |
| CN102918325B (zh) | 燃烧器系统和用于提高热交换器效率的方法 | |
| Blumenthal et al. | Gas dynamic features of self ignition of non diluted fuel/air mixtures at high pressure | |
| CN104500272A (zh) | 一种低流阻近壁小空间环形激波聚焦直接起爆装置 | |
| CN103899435A (zh) | 一种组合式脉冲爆震发动机爆震室 | |
| RU2430303C1 (ru) | Устройство для инициирования детонации | |
| Smirnov et al. | Deflagration to detonation transition in gases and its application to pulse detonation devices | |
| Sinibaldi et al. | Investigation of transient plasma ignition for pulse detonation engines | |
| CN101443680B (zh) | 用于引燃气态或者扩散式燃料-氧化剂混合物的系统和方法 | |
| RU2429409C1 (ru) | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления | |
| WO2014123440A1 (ru) | Способ и устройство инициирования детонации в трубе с горючей смесью | |
| Lee et al. | Deflagration to detonation transition study using simultaneous schlieren and OH PLIF images | |
| RU2672244C1 (ru) | Способ инициирования детонации в трубе с горючей смесью и устройство для его осуществления | |
| Frolov et al. | Reduction of the deflagration-to-detonation transition distance and time in a tube with regular shaped obstacles. | |
| Jackson et al. | Wave implosion as an initiation mechanism for pulse detonation engines | |
| Ishii et al. | A study on jet initiation of detonation using multiple tubes | |
| Li et al. | Detonation initiation in pulse detonation engines | |
| RU2333423C2 (ru) | Способ инициирования детонации в горючих смесях и устройство для его осуществления | |
| de Wit et al. | Shock reflection detonation initiation studies for pulse detonation engines | |
| Frolov | Detonation initiation techniques for pulse detonation propulsion | |
| Frolov et al. | Pulse-detonation burner unit operating on natural gas | |
| Ciccarelli et al. | Flame acceleration enhancement by distributed ignition points | |
| Borisov et al. | Transient modes of propagation of the shock wave-reaction zone complex in methane-air mixtures | |
| Golovastov et al. | Deflagration-to-detonation transition in spiral channels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140428 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150305 |