Evgeny V. Radkevich, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Department of Differential Equations
1, Leninskie Gory, Moscow, 119991
Scopus AuthorID 6603609635
Ставровский Михаил Евгеньевич, д.т.н., профессор, кафедра промышленной логистики
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5
Scopus Author ID 56766192700
ResearcherID H-6399-2017
Mikhail E. Stavrovsky, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Industrial Logistics
5, 2-ya Baumanskaya ul., Moscow, 105005
Scopus Author ID 56766192700
ResearcherID H-6399-2017
Васильева Ольга Александровна, к.ф.-м.н., доцент, кафедра прикладной математики
129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Scopus Author ID 56966381200
Olga A. Vasilyeva, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor, Department of Applied Mathematics
26, Yaroslavskoe sh., Moscow, 129337
Scopus Author ID 56966381200
Яковлев Николай Николаевич, к.т.н., научный консультант, лаборатория детонации
119991, Москва, ул. Косыгина, д. 4
Scopus Author ID 7004647760
Nikolay N. Yakovlev, Cand. Sci. (Eng.), Scientific Consultant, Detonation Laboratory
4, Kosygina ul., Moscow, 119991
Scopus Author ID 7004647760
Сидоров Михаил Игоревич, д.т.н., заместитель начальника отдела, Инжиниринговый центр мобильных решений
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Scopus Author ID 57194154324
ResearcherID U-5720-2019
Mikhail I. Sidorov, Dr. Sci. (Eng.), Deputy Head of the Department
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Scopus Author ID 57194154324
ResearcherID U-5720-2019
Цели. Объектом исследования являются критические процессы с избыточной энергией, к которым относятся процессы горения и взрыва, разрушения материалов, кристаллизации, спекания материалов и др. Предметом исследования являются результаты численного моделирования турбулизации процесса горения (ламинарно-турбулентного перехода) и закономерностей явлений, связанных с ламинарно-турбулентным переходом в критических процессах.
Методы. Использован термодинамический анализ, обозначивший траектории эволюции системы и показавший, что в процессе горения существуют области устойчивости ламинарного горения, а также метастабильные и лабильные области, где ламинарное горение неустойчиво. Применен энергетический подход к решению задач исследования, при котором основное внимание уделяется вопросам изучения перераспределения избыточной энергии и формирования отличительных признаков структуры и параметров объекта и процессов.
Результаты. Представлены результаты численного эксперимента вибрационного режима турбулизации процесса горения, как взаимодействие резонанса Раушенбаха и ламинарно-турбулентного перехода. На многообразии локального равновесия смоделирован резонанс при накачке кинетической энергии, реализующий сброс избыточной энергии. Для пояснения возникающих при этом новых понятий описан резонанс адиабатического гидродинамического процесса и показана возможность избежать резонанс через механизм сброса избыточной энергии турбулизацией ламинарного процесса, что подтверждается результатами натурных экспериментов.
Выводы. Показано, что в вибрационном горении можно избежать резонанс за счет срыва с многообразия локального равновесия турбулизацией ламинарного процесса (приближения локального равновесия) при накачке кинетической энергии. В процессе горения существуют области устойчивости ламинарного горения, а также метастабильные и лабильные области, где ламинарное горение неустойчиво. Это не означает, что в области устойчивости не будут наблюдаться признаки турбулентности при ее развитом состоянии и в этих областях диффузия возмущений будет их размывать, тогда как в областях неустойчивости процесс «отрицательной» (кановской) диффузии будет их концентрировать. Сделано предположение, что области неустойчивости гомогенной системы являются источниками возмущений, а области устойчивости – «стоками».
Objectives. The work considers critical processes involving excess energy, which include combustion and explosion, destruction of materials, crystallization, sintering of materials, etc. The results of numerical modeling of the turbulence of the combustion process (laminar–turbulent transition) and the patterns of phenomena associated with the laminar–turbulent transition in critical processes are studied.
Methods. Thermodynamic analysis was used to outline the trajectories of a system’s evolution and identify areas of laminar combustion stability during combustion, as well as metastable and labile regions where laminar combustion is unstable. An energy analysis approach was used to solve research problems involving the study of the redistribution of excess energy and the formation of distinctive structural features and parameters of the object and processes.
Results. The results of a numerical experiment of the vibrational turbulence regime of the combustion process are presented as an interaction of the Rauschenbach resonance and laminar–turbulent transition. The resonance occurring during kinetic energy pumping, which implements the discharge of excess energy, is modeled on a variety of local equilibrium. In order to explain the new concepts that arise in this case, the resonance of the adiabatic hydrodynamic process is described. The possibility of avoiding resonance through the mechanism of dumping excess energy by turbulence of the laminar process is confirmed by the results of field experiments.
Conclusions. The possibility of avoiding resonance in vibrational combustion due to disruption of the local equilibrium from the manifold by turbulence of the laminar process (approximation of local equilibrium) during pumping kinetic energy is demonstrated. During the combustion process, areas of laminar combustion stability are identified, along with metastable and labile areas where laminar combustion is unstable. However, this does not mean that signs of turbulence will not be observed in the stability region in its developed state: in these regions the diffusion of perturbations will blur them, whereas in the instability regions the process of negative (Cahn) diffusion will result in their concentration. It can be assumed that the instability regions of a homogeneous system are sources of perturbations, while the stability regions are sinks.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.