Инициирование горения конденсированного вещества мощным импульсом излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат физико-математических наук Домуховский, Александр Михайлович

• Домуховский, Александр Михайлович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Домуховский, Александр Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Теоретические подходы к исследованию зажигания реакционноспособных веществ

1.2 Зажигания конденсированных веществ импульсом излучения 18 1.3. Электроплазменное зажигание конденсированных веществ

2. ЗАЖИГАНИЕ КОНДЕНСИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА ИМПУЛЬСОМ ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ПРЕГРАДУ

2.1 Физическая модель и математическая постановка

2.2 Разностная схема и метод решения разностных уравнений

2.3 Тестирование численной реализации задачи (программы) на достоверность и точность

2.4 Исследование зажигания полупрозрачного конденсированного вещества через прозрачную и полупрозрачную преграды

2.5 Влияние прозрачности преграды на зажигание КРВ потоком излучения

2.6 Зажигание непрозрачного конденсированного вещества лучистым потоком тепла через преграду

2.7 Выводы по главе

3. ЗАЖИГАНИЕ КОНДЕНСИРОВАННЫХ РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫХ ВЕЩЕСТВ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

3.1 Физическая модель исследования и постановка задачи

3.2 Исследование влияния параметров переходного слоя на зажигание КРВ электроразрядной плазмой

3.3 Анализ условий минимизации энергии разряда при электроплазменном инициировании конденсированных реакционноспособных веществ

3.4 Выводы по главе

4. ДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕХОДНОГО СЛОЯ У ПОВЕРХНОСТИ КОНДЕНСИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ

НА ЗАЖИГАНИЕ МОЩНЫМ ИМПУЛЬСОМ ИЗЛУЧЕНИЯ

4.1 Физическая модель исследования и постановка задачи

4.2 Режимы зажигания конденсированного вещества мощным импульсным излучением при разрушении его приповерхностного слоя по достижению критической температуры

4.3 Режимы зажигания конденсированного вещества мощным импульсным излучением при разрушении его приповерхностного слоя по достижению критического градиента температуры

4.4 Разрушение приповерхностного слоя и зажигание конденсированного вещества при электроплазменном воздействии

4.5 Выводы по главе 131 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133 ЛИТЕРАТУРА

Список основных обозначений и сокращений

Размерные переменные и параметры

1. Т- текущая температуры вещества;

2. а и а0- текущая и начальная концентрации реагирующего компонента;

3. I- переменная времени;

4. х - пространственная координата;

5. / - ширина преграды;

6. с- удельная теплоемкость;

7. р0, р - начальная и текущая плотность;

8. Я - удельная теплопроводность;

9. ц — коэффициент поглощения в законе Бугера;

10. тепловой эффект химической реакции;

11. ко - предэкспонент;

12. Е- энергия активации;

13. 7? - универсальная газовая постоянная;

14. д - плотность мощности потока лучистой энергии;

15. Цц — поток мощности излучения из разрядной полости;

16. ЯР — сопротивление межэлектродного промежутка;

17. Р — давление;

18. и~ напряжение;

19. С, Ь- емкость, индуктивность электроразрядного контура;

20. I - сила тока;

21. Евн - удельная внутренняя энергия;

22. 1¥0 - энергия источника;

23. - энергия омических потерь;

24. 1¥Р - энергия, выделяющаяся в межэлектродном промежутке;

25. \¥р1 - энергия плазмы;

26. }¥у- энергия волновых возмущений;

27. Ж/ - энергию излучения

28. Рр, Ур, 8с, 5у> - давление, объем, площадь поперечного сечения и площадь боковой поверхности разрядной полости;

29. тр, ср - масса и теплоемкость продуктов электроразрядной полости;

30. а - постоянная Стефана - Больцмана;

31. Уо - скорость перемещения поверхности КРВ;

32. V- скорость перемещения вещества переходного слоя.

Безразмерные переменные и параметры

1. 0 - температура;

2. , т - пространственная и временная переменные;

3. ть туст - время воспламенения, время установления стационарной волны горения;

4. ширина преграды;

5. 0О - температурный напор;

6. Тс1- число Тодеса;

7. Аг — параметр Аррениуса;

8. К.. — птнпшрнир п^ърмньтх трпппемкостей-

9. К^ - коэффициент поглощения.

10. Кх~ коэффициент теплопроводности.

11. п- порядок реакции;

12. ж = 3.14 - число;

13. е = 2.72 - число;

14. в - излучательная способность разрядной полости;

15. У0 - скорость движения поверхности КРВ;

16. V - скорость движения вещества переходного слоя;

17. стр(Рр) - проводимость разрядной полости

Сокращения: ATM - азиды тяжелых металлов,

КРВ - конденсированное реакционноспособное вещество. В тексте индексы: «1» относится к преграде и к переходному слою, «г» отмечает параметры воспламенения, «О» - начальные параметры, «/?» -параметры разрядной полости.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Инициирование горения конденсированного вещества мощным импульсом излучения»

ВВЕДЕНИЕ

Изучение высокоэнергетических воздействий на конденсированные

вещества вызвано, в основном, тремя различными по своему назначению

задачами: изменение приповерхностной области вещества с целью придания

ей требуемых свойств [1, 2], инициирование и поддержание химического

процесса в веществе [3, 4], обеспечение пожаро- и взрывобезопасности

технологических процессов [5]. Практическая значимость результатов

решения этих задач определяется: перспективами упрочнения и

модификации поверхностных слоев строительных и конструкционных

материалов, использованием технологического горения для получения

материалов с заданными свойствами, разработкой устройств инициирования

зарядов баллистических установок, применением плазматронов для

интенсификации процессов горения низкокалорийного сырья,

необходимостью выполнения требований экологической и пожарной

безопасности. Наибольшие перспективы в технологических процессах и

установках имеет импульсный способ воздействия на вещество потоком

излучения в связи с возможностью управлением процессом и обеспечением

экстремально высоких температур и давлений воздействия при минимуме

энергозатрат. Такой способ воздействия может быть обеспечен лазерным

импульсом или излучением из области электроразрядной плазмы. Как

показывает эксперимент, при мощном высокоэнергетическом воздействии на

конденсированное вещество в нем происходят процессы, которые не

наблюдаются при малых интенсивностях внешнего воздействия. Так в

конденсированном веществе образуются трещины, разрушается

приповерхностный слой, возникают эрозионный поток с поверхности

вещества и переходный слой у его поверхности, внутри вещества образуются

высокотемпературные центры, происходят и другие структурные изменения.

Такие структурные изменения качественно отражаются на результатах

воздействия, в частности, на инициировании конденсированного

7

реакционноспособного вещества (КРВ), горении и свойствах конечного продукта. Для понимания и возможности использования происходящих процессов требуется их детальное изучение. Экспериментальные исследования данных процессов не всегда возможны в связи с их быстротечностью и экстремально высоким уровнем развиваемых температур и давлений. Поэтому большие надежды возлагаются на математическое моделирование и параметрическое исследование происходящих структурных изменений, кроме того, такой способ исследования требует значительно меньше материальных затрат по сравнению с экспериментальными способами. Применение математического моделирования позволяет существенно сузить диапазон поиска наиболее эффективных режимов ввода энергии и оценить перспективы применения такого способа воздействия на конденсированные вещества.

Целью работы является:

• Выявление особенностей протекания процесса зажигания КРВ через преграду импульсом излучения при различных: теплофизических и оптических свойствах преграды, температуры внешней среды, прозрачности КРВ, характеристик потока излучения.

• Определение параметров переходного слоя на границе с разрядной полостью и разрядного контура, при зажигании КРВ дуговым электрическим разрядом, осуществляемым в глубине вещества, оказывающих наибольшее влияние на характеристики и режимы зажигания.

• Исследование закономерностей образования переходного слоя, его влияния на зажигание КРВ в зависимости от энергии и длительности импульса излучения, теплофизических параметров системы для двух механизмов разрушения.

• Изучение влияния механизма разрушения приповерхностного слоя КРВ на режимы зажигания при воздействии на вещество мощного импульса излучения.

\

Научная новизна работы:

• Определены закономерности и динамика прохождения процесса зажигания КРВ мощным импульсным потоком излучения через преграду. Выявлены особенности протекания процесса зажигания в зависимости от свойств преграды, оптических свойств КРВ и характеристик потока излучения. Проведено сравнение времен зажигания и запасенных к моменту зажигания энергий при различных параметрах системы и потока излучения.

• Определены основные параметры переходного слоя между электроразрядной плазмой и КРВ, оказывающие существенное влияние на зажигание КРВ при электрическом разряде внутри него. Выявлены диапазоны изменения параметров переходного слоя, реализация которых позволяет сократить длительность периода воспламенения.

• При электрическом разряде определены критические условия стабильного и нестабильного режимов зажигания в зависимости от параметров разрядного контура. Показано, что основное влияние на стабильный режим зажигания оказывает запасенная энергия источника, а также индуктивность разрядного контура и физико-механические свойства КРВ.

• При различных критериях разрушения установлены закономерности разрушения приповерхностного слоя КРВ, образования переходного слоя и их влияние на зажигание КРВ в зависимости от энергии и длительности импульса излучения, теплофизических параметров системы.

® Показаны особенности образования переходного слоя между КРВ и электроразрядной полостью и его влияние на зажигание при электрическом разряде внутри КРВ. Практическая значимость:

• Полученные закономерности и пределы зажигания КРВ импульсом излучения через преграду рекомендуется использовать для качественного

представления динамики зажигания и анализа результатов воздействия на КРВ импульсов излучении различной длительности.

• Результаты исследования задачи зажигания КРВ мощным импульсом излучения рекомендуется использовать для оптимизации зажигания, при разработке инициирующих составов и устройств, для оценки взрывобезопасного состояния высокоэнергетических систем при воздействии на них потоком излучения.

• Результаты исследования зажигания КРВ электрическим разрядом полезны при разработке устройств быстрого и стабильного зажигания.

• Результаты исследования разрушения приповерхностного слоя конденсированного вещества и образования переходного слоя при различных механизмах разрушения рекомендуется использовать для моделирования соответствующих процессов при воздействии на поверхность вещества мощного импульса излучения. Качественный характер прохождения процесса, параметры образующегося переходного слоя и времена зажигания рекомендуется использовать в обратной задаче по установлению механизма и характера разрушения КРВ.

Работа выполнялась в рамках грантов Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 03-03-33075 а, № 06-03-32336 а, № 11-03-00136-а), гранта Министерства образования РФ и СКОИ в рамках программы ВИНЕ (проект №016-02), госбюджетной темы «Исследование закономерностей электромеханического преобразования энергии и горения дисперсных систем и низкопористых сред» и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России Государственное Соглашение № 14.В37.21.1828.

Краткое содержание работы

Первая глава диссертации посвящена обзору имеющихся в литературе

работ, отражающих основные положения теории воспламенения, а также

10

результатам работ по зажиганию КРВ импульсом излучения и электроплазменным способом. В итоге делается вывод, что зажигание конденсированного реакционноспособного вещества импульсным высоко энергетическим воздействием существенным образом зависит от структурных изменений, происходящих при воздействии в приповерхностном слое вещества, образования вблизи поверхности вещества переходного слоя, свойств переходного слоя. В литературе эти вопросы оставались практически не изученными.

Во второй главе проводится численное исследование зажигания полупрозрачного и непрозрачного КРВ через преграду с различными свойствами: прозрачностью, теплофизическими и формально-кинетическими параметрами, постоянным умеренным и мощным импульсным потоком излучения. Рассмотрена реализация применяемого численного алгоритма, и представлено тестирование программы численной реализации задачи. Показана динамика прохождения процесса зажигания. Проведено сравнение энергетических и временных характеристик зажигания КРВ при умеренном постоянном тепловом потоке и мощном импульсным потоке излучения. Определено влияние оптических и теплофизических параметров преграды и температуры внешней среды на время зажигания в зависимости от потока излучения. Установлено основное влияние мощного потока излучения на время зажигания, при котором оно принимает наименьшие значения. Изучен характер поведения времени зажигания при постоянном умеренном и при мощном потоке излучения в зависимости от параметров преграды и прозрачности вещества.

В третьей главе численно исследуется зажигание КРВ при

электровзрыве находящейся в нем проводящей фольги. Анализируется

влияние теплофизических и оптических свойств переходного слоя,

возникшего при электровзрыве проводника, на характеристики зажигания

КРВ. Определены критические условия стабильного и нестабильного

режимов зажигания Проведен параметрический анализ условий

11

минимизации энергии источника, необходимой для реализации стабильных режимов зажигания. Определены области изменения параметров источника энергии и разрядного контура, необходимые для реализации стабильных режимов зажигания КРВ, отличающиеся физико-механическими свойствами.

Четвертая глава посвящена численному исследованию разрушения приповерхностного слоя КРВ, образования переходного слоя и их влияния на зажигание при воздействии на поверхность вещества мощного импульса излучения. Рассмотрены закономерности прохождения процессов при двух механизмах разрушения, связанные с достижением веществом температуры разрушения и критического градиента температуры в КРВ. Определены закономерности роста образующегося у поверхности вещества переходного слоя. Установлены три режима прохождения процесса: устойчивое зажигание, неустойчивое зажигание, отсутствие зажигания. Реализация режима процесса зависит от параметров импульса излучения и механизма разрушения. Выявлены основные параметры переходного слоя, влияющие на длительность формирования переходного слоя, его окончательный размер и характеристики зажигания конденсированного вещества.

В заключении сформулированы основные выводы работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на II, III

Всероссийских конференциях молодых ученых «Физика и химия

высокоэнергетических систем» (Томск, 2006, 2007); на V Всероссийских

научных конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы

современной механики» (Томск, 2006, 2008, 2011); на Всероссийской

конференции «Проблемы механики сплошных сред и физики взрыва»

(Новосибирск, 2007); на 10th International Conference on Gas Discharge Plasmas

and Their Applications (Томск, 2007), на 7th International Seminar on Flame

Structure and First Young Researcher's School on Flame Study (Новосибирск,

2011); на XI International Symposium of Self-Propagating High Temperature

Synthesis (Anavyssos, Attica, Greece, 2011); на VIII Международной

12

конференции «Хаос и структуры в нелинейных системах», посвященной 40-летию КарГУ им.акад. Е.А. Букетова (Караганда, 2012); на II Всероссийской молодежной научной конференции, посвященной 50-летию физико-технического факультета ТГУ (Томск, 2012); на III Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные основы баллистического проектирования» (Санкт-Петербург, 2012).

Основные результаты диссертации представлены в трудах вышеперечисленных конференций, в журналах «Химическая физика и мезоскопия», «Физика горения и взрыва», «Известия вузов. Физика». Количество основных работ по диссертации 4.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры математической физики Томского государственного университета за оказанное внимание к работе, а также ее обсуждение.

Особую благодарность выражаю научному руководителю - профессору кафедры математической физики ТГУ Розе Семеновне Буркиной за оказанную помощь, внимание, а также за стимулирование к написанию этой работы.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Теоретические подходы к исследованию зажигания реакционноспособных веществ

Вещества, способные к взрывчатому превращению широко распространены на различных производствах и в быту. Их использование в технологических процессах в основном связано с большим выделением энергии при прохождении химического процесса. Важным этапом запуска технологического процесса является инициирование реакций взрывчатого превращения, обеспечение устойчивости зажигания и переход химического процесса в нужный режим. С другой стороны зажигание энергетических веществ при техногенных авариях и в быту часто приводит к нежелательным последствиям — взрывам и пожарам, которые сопровождаются разрушениями и большим материальными потерями, наносят вред экологии и окружающей среде, и могут даже приводить к человеческим жертвам. Поэтому, не смотря на большое количество работ теоретического и экспериментального характера, посвященных процессам зажигания, их изучение остается актуальным, особенно в экстремальных условиях воздействия на высокоэнергетические вещества.

Процесс зажигания большой группы энергетических веществ имеет

тепловую природу [6-9]. В связи с существенно нелинейной зависимостью

скорости химической реакции от температуры (закон Аррениуса [6])

аналитическое решение задачи зажигания даже в простой постановке

получить не удается. Поэтому для задач зажигания разрабатывались

приближенно аналитические методы решения и широко использовались

численные исследования. В тепловой теории зажигания хорошо изучены

индукционные режимы, в которых влияние выгорания на характеристики

зажигания незначительно [8]. В работе [10] на примере задачи зажигания

горячим телом, которая решалась численно, было установлено, что параметр

14

Тодеса Тё - основной параметр системы, от значения которого зависит режим прохождения зажигания: нормальный (индукционный) режим, имеющий самоускоряющий характер, при малых значениях Тё и вырожденный при больших его значениях близких к Тс1а= 1/9о (Тс1а - значение

Е

при температуре горения Та= Т0 + 0О =-^{Т^-То) - параметр

Зельдовича (температурный напор), Т0 - соответственно, температура горячей поверхности и начальная температура вещества), в котором происходит вынужденное сжигание вещества у поверхности. Вырожденный режим характеризуется достижением существенного выгорания, которое необходимо учитывать уже на этапе зажигания. Вырожденные режимы делились на два типа с саморазогревом и без саморазогрева, которые разделяет критическое значение параметра Тодеса равное Тс1кр = 0,5 Тс1а.

В классических работах [11, 12] изучены закономерности зажигания полуограниченного реакционноспособного вещества накаленной поверхностью в индукционном режиме. Исходя из закономерностей процесса, для такого механизма зажигания был предложен критерий зажигания, как момент установления нулевого градиента температуры на горячей поверхности. Также в этих работах был разработан метод определения времени зажигания, основанный на разделении области, занятой веществом, на две зоны: узкой зоны квазистационарных химических реакций у горячей поверхности и зоны инертного прогрева вдали от нее. Решение упрощенных задач в этих зонах и их согласование позволяет определить

время зажигания по указанному критерию: г,- /2л. В работе [13] с помощью численного решения данной задачи была получена зависимость времени зажигания от параметра Зельдовича: ^=0.2100, которая подтверждает правильную качественную зависимость времени зажигания от параметра Зельдовича, полученную в [12]. Асимптотическое решение задачи зажигания полуограниченного тела горячей поверхностью [14], выполненное

при больших значениях параметра Зельдовича @0 >> показало, что формула Зельдовича для времени зажигания является главным членом его асимптотического разложения при больших значениях @0-

В работах [15, 16, 8] численно и приближенно аналитически выполнено исследование индукционного режима зажигания конденсированного реакционноспособного вещества лучистым потоком тепла. В данном процессе за критерий зажигания принимали время, при котором происходил резкий рост температуры у поверхности КРВ. Исходя из закономерностей изменения температуры у поверхности, на которую падал поток лучистой энергии (область воспламенения) В.Н. Вилюновым был предложен «адиабатический метод» нахождения временных характеристик зажигания [16,8], который основывался на разбиении всего процесса зажигания на две временные стадии: стадия инертного прогрева и адиабатическая стадия зажигания. Склеивание решений этих стадий позволяет определить поведение температуры в точке воспламенения и все временные характеристики. Сравнение времени зажигания, полученного этим методом с результатом численного решения показывает высокую точность разработанного метода ~ 5 - 6 % (на уровне точности численного решения) в широком диапазоне изменения параметров процесса. Асимптотический характер адиабатического метода, связанный с большим значением

Е

параметра ©о --^ (Тп -Ть)»1, где Тп температура прогрева поверхности,

лт}

и малым значением отношения времени адиабатической стадии к времени

рекомендован автором для определения временных характеристик зажигания и для других задач, когда температура поверхности монотонно возрастает во времени, чего нет при зажигании горячей поверхностью. Таким образом, методы Я.Б. Зельдовича и В.Н. Вилюнова взаимно дополняют друг друга и охватывают широкий класс задач зажигания. Также в [15, 8] по результатам

прогрева

показан в [17]. Адиабатический метод был

численного решения были получены критические выражения для длительности действия импульса излучения и запасенной энергии, необходимой для зажигания КРВ.

В работе [18] для исследования задач зажигания были предложены другие критерий зажигания и метод определения времени зажигания. За критерий зажигания принято условие достижения равенства между скоростью теплоприхода от внешнего источника и скоростью тепловыделения от химической реакции в КРВ. В приближенном методе определения времени зажигания рассматривался инертный прогрев вещества от внешнего источника, и в соответствии с этим прогревом по предложенному критерию определялось время зажигания. Такой критерий и метод определения времени зажигания дает удовлетворительное согласие с численным решением задачи для индукционных режимов зажигания при умеренных значениях параметра ©о-

Рассмотренные выше критерии и методы оказались плодотворными для исследования наиболее простых задач зажигания в классических постановках. Однако, когда в процессе присутствуют сопутствующие факторы, которые могут оказывать существенное влияние как на режим, так и на характеристики зажигания выбор используемого метода решения и критерия зажигания становится затруднительным. В таких случаях в основном используется численное решение, а на его основе для отдельных стадий процесса применяются приближенные методы решения. Также в этих случаях для исследования требуется тщательный выбор математической модели процесса, которая должна правильно учитывать влияния определяющих факторов на зажигание и установление режима горения. В этом отношении на первый план выходят экспериментальные исследования процессов зажигания, по которым устанавливается адекватность используемой модели.

1.2 Зажигания конденсированных веществ импульсом излучения

Широкое распространение на практике получило зажигание конденсированных веществ импульсом излучения. Исследованию этого способа зажигания при различных сопровождающих факторах посвящено большое количество работ экспериментального и теоретического характера. Так, в работе [19] на нитроглицериновом порохе проводилось экспериментальное исследование влияния прозрачности и начальной температуры конденсированного вещества на его зажигание потоком излучения. Было установлено, что для полупрозрачного вещества в отличии от прозрачного требуется меньший импульс светового излучения, и уменьшение начальной температуры вещества приводит к увеличению времени зажигания.

Большое влияние на зажигание КРВ импульсом лучистой энергии

оказывает находящаяся на его поверхности преграда. Из приближенного

аналитического решения [20] методом коллокаций [21] с использованием

идеей адиабатического метода [8] было получено выражение для времени

зажигания в зависимости от толщины и теплофизических свойств преграды.

Аналитическое решение в определенном диапазоне параметров (малые

температуропроводность и толщина преграды) согласовалось с численными

результатами расчетов. В приближенно-аналитическое решение для времени

зажигания tl не вошел параметр, отражающий прозрачность преграды - о -

коэффициент поглощения в законе Бугера. Из численного решения задачи

было показано немонотонное влияние о на время зажигания

Высокопрозрачная преграда не нагревается от радиального потока и забирает

тепло с поверхности КРВ, тем самым, увеличивая tl. С ростом а доля

теплового потока, задерживаемого преградой на собственный разогрев,

растет, влияние преграды как балласта падает, и время зажигания

уменьшается. При больших а весь лучистый поток поглощается преградой,

что ведет к росту времени зажигания. В [22] приближенно аналитически и

18

численно исследовано зажигание КРВ импульсным тепловым потоком через непрозрачную преграду. Было установлено, что существуют критическое время действия импульса излучения t*. При времени излучения меньше критического tizi < t* зажигание не происходит. За время излучения больше критического tizi > t* преграда успевает запасти тепла необходимого для развития химических реакций в веществе, которые приводят к дальнейшему тепловыделению и зажиганию. При увеличении толщины преграды критическое время действия импульса излучения уменьшается, а время, в течение которого происходит зажигание вещества после отсечки излучения, возрастает. Это связано с большим накоплением тепла преградой при увеличении ее толщины.

В работе [23] исследованы характеристики зажигания КРВ лучистым потоком тепла через преграду с разной прозрачностью и толщиной. Данные исследования проводились аналитически с помощью адиабатического метода. Из аналитических решений было установлено, что при зажигании КРВ через термически тонкую преграду с высокой и малой прозрачностью, прозрачность преграды не оказывает влияние на время зажигания. При зажигании через преграду, способной к экзотермическим химическим реакциям, основное влияние на зажигание КРВ оказывают ее теплофизические параметры, а влияние кинетических параметров преграды остается незначительным. Если тепловая активность внешней среды превосходит активность преграды, то время зажигания вещества уменьшается в сравнении с зажиганием без преграды.

В работах [24-37] проводилось исследование зажигания лучистым

излучением КРВ с оптическими неоднородностями - азидов тяжелых

металлов (далее - ATM). В результате воздействия излучения на КРВ

происходит формирование высокотемпературного очага разогрева вблизи

оптических неоднородностей. В работах [26,35] были найдены

энергетические и временные характеристики зажигания ATM при различных

механизмах лазерного инициирования ATM. Результаты сравнения

19

полученных результатов с экспериментальными данными по энергетическим характеристикам показали правомерность тепловой модели очагового механизма воспламенения в результате аккумулирования энергии излучения на оптических неоднородностях, а вещество при этом остается прозрачным к потоку излучения. В результате численного решения задачи [29,32] при воздействии импульса излучения на оптические неоднородности различных размеров была установлена минимальная энергия излучения, необходимая для зажигания. При очаговом разогреве создается прогретый слой, и в период зажигания в нем идет развитие химических реакций - индукционный процесс. В [31] был рассмотрен случай химически активной неоднородности, поглощающей излучение. Асимптотическим решением задачи при большой энергии активации химического процесса определена зависимость предельной плотности энергии импульса излучения, необходимой для зажигания, от радиуса неоднородности и времени облучения. Показано удовлетворительное согласие полученных энергетических порогов зажигания с результатами численного счета задачи и качественное согласие с экспериментальными данными по инициированию азида свинца.

В работе [37] рассмотрен процесс прогрева и зажигания КРВ

импульсным тепловым потоком. Вещество полагалось прозрачным и

содержало химически инертные оптические неоднородности, которые

способны поглощать поток излучения. Решение данной задачи было

выполнено с помощью численного метода и приближенно - аналитически.

Исследование выполнено при различных размерах поглощающих

неоднородностей и энергетических характеристиках импульса излучения.

Была установлена зависимость предельной (минимальной) мощности потока

излучения необходимой для зажигания при длительном действии излучения

от размера оптической неоднородности, начальной температуры,

теплопроводности вещества и формально-кинетических параметров

химического процесса. Исследована динамика зажигания КРВ при различных

длительностях импульса излучения. Определены зависимости предельных

20

плотностей мощности и энергии излучения, накопленной энергии за время прогрева от длительности импульса излучения при различных размерах оптической неоднородности. Сравнение теоретического исследования с экспериментальными данными по зажиганию азида свинца показало их качественное и неплохое количественное согласование.

В работах [38-41] асимптотически и численно исследовалось инициирование реакционноспособных веществ очагом разогрева. Были найдены критические условия, разделяющие режимы постепенного охлаждения очага разогрева от режимов воспламенения. Также для режимов воспламенения были определены зависимости времени воспламенения очага от его параметров. В работах [42-44] с помощью численного и асимптотического анализа определялись динамика и критические условия зажигания веществ горячим телом с конечным запасом тепла.

1.3. Электроплазменное зажигание конденсированных веществ

В последнее время внимание исследователей привлекают процессы

зажигания конденсированных веществ электроплазменным воздействием.

Этот способ воздействия на КРВ позволяет значительно ускорить процесс

воспламенения. Положительный эффект применения электроразрядной

плазмы для интенсификации зажигания зарядов баллистических установок к

настоящему времени достаточно полно подтвержден экспериментально [45,

46]. Показано, что высокотемпературное 104 К) воздействие излучающей

плазмы позволяет на порядки уменьшить индукционный период зажигания

КРВ, а также значительно снизить влияние начальной температуры заряда на

характеристики его зажигания. Реализация электроплазменного способа

зажигания может быть осуществлена в основном двумя способами [45,46]:

путем ввода в заряд горячей плазменной струи, получаемой с помощью

импульсного плазмотрона, или осуществлением искрового или дугового

разряда непосредственно в заряде. Устройства зажигания, основанные на

21

этих способах, требуют относительно больших вкладов в заряд электрической энергии, необходимой для обеспечения стабильных режимов инициирования КРВ. Оценки, выполненные в работах [47, 48], показывают, что требуемые эффекты достигаются при вводе в заряд количества энергии в диапазоне от нескольких килоджоулей до нескольких десятков килоджоулей в зависимости от чувствительности его состава, способа ввода энергии и размеров заряда. При этом эффективность ввода энергии в заряды идентичных баллистических установок зависит в основном от трех групп параметров, определяющих поведение температуры в разрядной плазме: характеристик разрядного контура, условий в разрядном промежутке и физико-механических и тепло-кинетических свойств вещества заряда. Выбор необходимых параметров для реализации эффективного режима работы устройства зажигания затруднен не только их большим количеством и взаимовлиянием, но и осложненным процессом преобразования энергии накопителя в разрядный промежуток, в энергию плазмы и в энергию излучения. В [49] исследованы два варианта импульсных плазмотронов, разработанных для инициирования насыпных зарядов баллистических установок. Протекающие переходные процессы в разрядном контуре исследовались на манометрическом стенде и баллистических установках с привлечением математической модели контура. Приведены характерные зависимости электрофизических и баллистических параметров, полученных с использованием плазмотронов. Показано, что варьирование энергией инициирующего импульса и его мощностью позволяет управлять баллистическими параметрами выстрела.

В работах [50 - 53] теоретически рассмотрены процессы, протекающие в заряде гелеобразного реакционноспособного вещества при электровзрыве находящейся в нем плоской фольги. В [50] в предположении, что разрядная высокотемпературная полость уже сформирована, с помощью асимптотического анализа рассмотрено влияние теплоотдачи в боковую

поверхность заряда и падения интенсивности потока излучения из

22

высокотемпературной полости на прогрев и зажигание заряда. Определены критические условия зажигания в зависимости от теплоотдачи в боковую поверхность и интенсивности падения теплового излучения из разрядной полости. Над пределом зажигания определена зависимость времени зажигания от параметров процесса. Показано, что основное влияние на зажигание КРВ оказывает интенсивность теплового потока из разрядной полости. В работах [51 - 53] численно изучались гидродинамические процессы, протекающие в заряде при электровзрыве плоской фольги в зависимости от ее расположения в заряде и их влияние на процесс зажигания КРВ. Показано, что расположение фольги ближе к жесткой стенке приводит к росту давления в этой части заряда и в самой электроразрядной полости. К снижению давления, как в электроразрядной полости, так и вокруг нее приводит расположение фольги ближе к свободной поверхности, при этом увеличивается размер полости. Увеличение размера разрядной полости и, соответственно, уменьшение в ней давления приводят к понижению температуры и плотности мощности потока излучения, что существенно увеличивает время зажигания и даже может привести к отказу зажигания. Расположение фольги влияет на время зажигания вещества - вблизи жесткой стенки оно наименьшее, а при удалении от нее возрастает. Определено значение запасенной энергии источника, выше которого время зажигания не изменяется и при этом наблюдается устойчивое зажигание вещества. Основное влияние на время зажигания вещества оказывает величина, высвобождаемой энергии при электровзрыве проводника.

В [54, 55] при решении прямой задачи внутренней баллистики анализировалось влияние параметров электроплазменного импульса на характер изменения давления в заснарядном пространстве в случае использования в качестве заряда баллистической установки конденсированного (гелеобразного) вещества. Показано, что, максимальный уровень давления в заснарядном пространстве определяется результатом

конкурирующего взаимовлияния теплового и силового факторов

23

эдектроплазменного воздействия. Полученные закономерности показали, что каждому конкретному варианту заряжания соответствует некоторое предельное значение энергии инициирующего импульса, превышение которого не приводит к существенному увеличению максимального давления, а также к улучшению внутрибаллистических характеристик. Целенаправленное варьирование параметрами разрядного импульса позволяет корректировать задержку зажигания и влиять на уровень максимального давления в заснарядном пространстве.

В работе [56] с помощью численного решения уравнений тепловой теории зажигания, электротехнических уравнений цепи и уравнений гидродинамики, описывающих волновые процессы в конденсированном веществе, исследовались возможные механизмы теплового воздействия на КРВ при электрическом разряде. Рассматривались: модель кондуктивного нагрева вещества фольгой, разогреваемой электрическим током, в условиях идеального контакта, модель беспрепятственного воздействия на вещество лучистым потоком тепла из электроразрядной полости, а также модель разогрева вещества лучистым потоком из электроразрядной полости через парогазовую прослойку, находящуюся между электроразрядной полостью и веществом. Из проведенных расчетов установлено, что к уменьшению времени зажигания КРВ при беспрепятственном разогреве фольгой и лучистым потоком тепла приводит увеличение напряжения источника. При воздействии лучистым потоком тепла через переходный слой основное влияние на зажигание определяет величина энергии источника. Показано, что только математическая модель, учитывающая присутствие переходного слоя у поверхности вещества, позволяет воспроизвести наблюдаемые в эксперименте закономерности зажигания конденсированного вещества электровзрывом. В частности учет переходного слоя позволяет воспроизвести зажигание к концу электрического разряда, что наблюдается в эксперименте. Модели, не учитывающие присутствие переходного слоя,

определяют время зажигания, которое соответствует только возрастающей ветви электроразрядного тока либо окрестности его максимального значения.

В работе [57] представлено сравнение параметров зажигания жидких, геле - или пастообразных зарядов баллистических установок в результате высокотемпературного воздействия электроразрядной плазмы с аналогичными параметрами зажигания термохимическим способом -продуктами сгорания воспламенительного состава, близкого по свойствам к ДРП. Сравнение выполнено с помощью математического моделирования. Результаты параметрического анализа показали, что электроплазменный способ зажигания приводит к существенному уменьшению времени зажигания по сравнению с термохимическим способом зажигания.

В [58, 59] исследовались закономерности преобразования электрической энергии в электроплазменном устройстве, которое используется для зажигания конденсированных РВВ. Основное внимание уделялось режимам разряда, которые максимально сокращают время задержки зажигания при наименее энергоемких условиях реализации этого процесса. Исследование возможностей рассматриваемой схемы зажигания проводилось с использованием математической модели, аналогичной [56]. В отличие от [56], в котором исследовался плоскопараллельный очаг зажигания, в данных работах рассматривалась цилиндрическая форма очагов теплового излучения. Анализ функционирования электроплазменного устройства показал, что за счет варьирования энергии разрядного контура и выбора условий в разрядном промежутке можно управлять характеристиками зажигания КРВ. Уменьшение длительности воспламенительного периода и реализация стабильных условий зажигания могут быть достигнуты при некотором минимальном запасе энергии в накопителе. При этом требуемые условия зажигания рассмотренных веществ достижимы при достаточно энергетичных режимах разряда - энергия накопителя больше 2 кДж. В основном это обусловлено образованием

переходного слоя между плазмой и конденсированным веществом.

25

Предполагается, что дальнейшая минимизация энергетических характеристик воздействия может быть связана с улучшением поглощающей способности прогреваемого слоя КРВ.

В работе [60] численно исследовалось зажигание КРВ путем ввода через канал в вещество высокотемпературной плазмы. Одним из основных факторов, определяющих характер поведения временных зависимостей давления и температуры, является истечение плазмы в канал КРВ. Интегральной характеристикой этого процесса служит энергия истечения. Увеличение количества вводимой энергии позволяет обеспечить стабильные режимы зажигания, и приводит к росту времени зажигания. Приведенная зависимость времени зажигания показывает, что время устойчивого зажигания вещества существенно возрастает с увеличением количества энергии, уносимой из разрядного промежутка.

В работах [61 - 63] разработана и исследована математическая модель

электроплазменного зажигания применительно к баллистическим установкам

[61]. В отличие от [54 - 55], где результаты получены для очага зажигания в

виде высокотемпературного диска, формируемого в КРВ электровзрывом

системы проволочек, фольг, расположенных радиально по отношению к оси

камеры заряжания, в варианте [61 - 63] устройства зажигания система

инициирующих проводников или фольги имели вид полого цилиндра,

расположенного соосно с образцом КРВ. Математическая модель включала:

1) законы Кирхгофа для разрядной цепи установки, позволяющие

проанализировать преобразование энергии накопителя в контуре, 2)

уравнение энергобаланса плазменного канала для расчета перераспределения

вводимой энергии между плазмой, силовым воздействием канала на

окружающее вещество и излучением из разрядной полости, 3) уравнения

гидродинамики, описывающие волновые процессы в веществе, и 4)

уравнения тепловой теории зажигания, согласованные с гидродинамической

частью задачи. Разработанная математическая модель позволяет проследить

преобразование электрической энергии, накопленной во внешнем источнике,

26

в энергию омических потерь, энергию, затрачиваемую на электровзрыв инициирующего проводника, энергию плазмы канала, энергию волновых возмущений и энергию излучения, непосредственно определяющую результат взаимодействия плазмы с веществом. Численное исследование модели показало, что замена радиального расположения инициирующих проводников на аксиальное позволяет существенно снизить силовое воздействие электровзрыва на метаемое тело, которое может привести к нежелательному преждевременному форсированию метаемого тела [64]. Также расположение цилиндрической фольги на разных расстояниях от оси заряда позволяет варьировать величиной поверхности зажигания и начальными параметрами горения заряда. Выполненные расчеты показали, что влияние формы очага зажигания (плоский или цилиндрический) мало отражаются на временах зажигания. В основном различия обусловлены разными сопротивлениями разрядных промежутков и температурой продуктов разряда. Передача тепла из разрядного промежутка в КРВ практически не зависит от симметрии процесса, в связи с малой шириной прогреваемого слоя. Также проведенный анализ показал, что рассмотренные возможности регулирования уровня высокотемпературного воздействия на вещество за счет варьирования энергии токового импульса и в результате подбора более благоприятных параметров разрядного промежутка кардинально не решают проблему снижения энергетических характеристик электроплазменного устройства для обеспечения условий зажигания. Выдвинуто предположение, что наиболее перспективным путем в достижении значительного снижения энергозатрат инициирующего устройства, по-видимому, является модификация поверхности КРВ или генерация плазмы с учетом поглощающей способности прогреваемого слоя вещества. К снижению энергозатрат для стабильного зажигания КРВ будут приводить увеличение его поглощательной способности и снижение расхода энергии на формирование переходного слоя между разрядной полостью и КРВ.

Выполненный обзор работ показывает, что зажигание конденсированного реакционноспособного вещества импульсным высоко энергетическим воздействием существенным образом зависит от структурных изменений, происходящих при воздействии в приповерхностном слое вещества, образования вблизи поверхности вещества переходного слоя, свойств переходного слоя. В литературе эти вопросы оставались практически не изученными. В настоящей диссертационной работе исследуется влияние преграды у поверхности КРВ, свойств переходного слоя, образующегося между излучающей высокотемпературной областью и конденсированным веществом, условий и динамики образования этого переходного слоя на зажигание КРВ при мощном импульсном высокотемпературном воздействии на его поверхность.

2. ЗАЖИГАНИЕ КОНДЕНСИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА ИМПУЛЬСОМ ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ПРЕГРАДУ

2.1 Физическая модель и математическая постановка

Рассматривается полуограниченное полупрозрачное КРВ, на внешней поверхности которого находится преграда толщины /. Схема процесса представлена на рисунке 2.1. Из внешней среды в течение времени tr на поверхность преграды падает поток лучистой энергии, который при прохождении через преграду и КРВ поглощается по закону Бугера. Передача тепла из преграды в КРВ происходит по теплопроводностному механизму. На границе между преградой и веществом (х = 0) имеет место идеальный тепловой контакт. На внешней границе преграды (х = -Г) теплообмен с внешней средой осуществляется по закону Ньютона. Конденсированное вещество способно к экзотермическим химическим реакциям. Экзотермический химический процесс в КРВ подчиняется кинетической функции простой реакции п-то порядка с зависимостью скорости от температуры по закону Аррениуса. Начальное распределение температуры по преграде и КРВ, а также начальное распределение горючей компоненты по КРВ однородны.

аД)

КРВ

о

Рисунок 2.1 - Модель процесса 1 - преграда, 2 - КРВ, / - ширина преграды.

Считается, что параметры преграды и КРВ изменяются лишь вдоль одной координаты х, а вдоль остальных пространственных координат распределение параметров однородно в течение всего процесса.

Под действием лучистого внешнего потока тепла происходит прогрев преграды и КРВ, что может привести к зажиганию вещества, если за время действия импульса излучения в системе будет запасено достаточное количество тепла.

Основной целью данного раздела является исследование зажигания КРВ постоянным и импульсным потоком излучения через преграду, выявление особенностей прохождения процесса в зависимости от свойств преграды и характеристик потока излучения.

Математическое описание данного процесса определяется уравнениями теплопроводности в преграде и КРВ и кинетическим уравнением выгорания горючей компоненты вещества:

у

= Я1 —7~+ ^ехр(- М (1 + х)\ п 1 ^

а? дх2

¿>0,-/ < х<0,

дТ д^Т ( Е ^ ср— = Л—^г + Ок§рпап ехр--+ - ¿их), (2.2)

& дх1

да . п п ( Е л р— = ~к()р а ехр

V

ЯТ

Эг

> 0,х > 0,

КТ

(2.3)

с начальными и граничными условиями

Г1(х,0)=Г(х,0)=Г6, а(х,0)=а0, -1<х< оо, (2.4)

= ¿>0, (2.5)

ох

= Г(0,0 =7,(0,0, ^0, (2.6)

ОХ ох

= 0 (2.7)

дх

Исследование задачи выполняется в безразмерных переменных. Обезразмеривание уравнений проводится по характерным масштабам

прогрева полупрозрачного КРВ лучистой энергией. Безразмерные переменные:

и = (Т-П) и _{Т[-Т*) ^ т?={ар-а)^ т = £ =

(:т*-тьу (:т*-тьу д0 *

п

Чт /" Л/Г

Безразмерные параметры задачи:

ЯП1 Т*

<2къРпаЪ ехрС--^-)

ДГ* с(Т*-Ть)

Л^(Т*-ТЬ) ' (2а О

КА=-Г> кср=-» = -—> =—=

Л г ср Лци Ц Т*-1ъ

Осталось одна степень свободы в выборе масштабной температуры Т* (характерная температура прогрева), которая будет определяться позже в соответствии с целью исследования.

В безразмерных переменных задача (2.1) - (2.7) имеет вид:

Зг кср э^2

К

ср

ди д II

дт д^2

+

д(т) ехр(- - £ )+ £)(1 - /7)" ехр

' ©0и л

дт Г У П у 1 + ои _ т> 0, £ > О,

^(^0)= 17(^,0) =-1, 17(^,0) = о,

диМ = 0

(2.8)

(2.9)

(2.10)

(2.11) (2.12)

(2.13)

(2.14)

2.2 Разностная схема и метод решения разностных уравнений

Решение системы уравнений с краевыми и начальными условиями (2.8) - (2.14) выполняется численно по неявной разностной схеме методом прогонки. Для аппроксимации используется четырех точечный шаблон типа

и КРВ и по времени равноудаленными точками (узлами) с шагами: к\ и к по пространственной координате преграды и КРВ соответственно, Ат = г-И-к -по времени, здесь г - число Куранта. Тогда область определения задачи покрывается равномерной прямоугольной сеткой, координаты узлов которой определяются формулами:, ^ = —к\ ■ i, г = 0,1,.../С, К - - в преграде и

/ = 0,1,...ЛГ - в КРВ, тт - Ат • т, т = 0,1,2,...

Перейдем к сеточным функциям:

«зонтик» с порядком точности

Доказательство

устойчивости этой схемы, приведено, например, в [65,66].

и(&,тт)^>иГ, 77(£,гт)^/7Г-

Аппроксимация дифференциальных выражений:

д2и(^т+1) = иГЛ1-2иГ1+иГЛ

^-+о(к2)=АиГ+1+о(и2}

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Домуховский, Александр Михайлович

Основные результаты работы опубликованы в [79-92].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из проведенных исследований, представленных в работе, можно сформулировать следующие основные выводы.

1. При зажигании КРВ лучистыми потоками тепла через преграду выявлены основные параметры системы, влияющие на время зажигания. При умеренном лучистом тепловом потоке влияние на время зажигания оказывают теплофизические и оптические свойства преграды, а также температура внешней среды. При воздействии мощного импульса излучения время зажигания значительно уменьшается, при этом основное влияние на него оказывают только оптические свойства преграды. Установлено влияние прозрачности преграды на время зажигания КРВ. При зажигании конденсированного вещества через преграду лучистым потоком тепла умеренной мощности с ростом поглощательной способности преграды время зажигания монотонно возрастает в случае непрозрачного КРВ, и монотонно падает в случае полупрозрачного КРВ. При воздействии мощного импульса лучистой энергии, характерной для взрыва проводника в конденсированном веществе, для полупрозрачного КРВ имеет место немонотонная зависимость времени зажигания от коэффициента поглощения преграды с локальным минимумом в области сильной прозрачности преграды, для непрозрачного КРВ время зажигания монотонно возрастает с ростом коэффициента поглощения преграды. Зажигание непрозрачного КРВ при прочих равных условиях всегда происходит быстрее, чем зажигание полупрозрачного КРВ. Разность во временах зажигания полупрозрачного и непрозрачного КРВ наиболее существенна в области высокой прозрачности преграды.

2. Установлены основные параметры переходного слоя, образующегося между электроразрядной плазмой и КРВ, оказывающие наиболее существенное влияние на зажигание КРВ при электрическом разряде внутри него. Выявлены диапазоны изменения коэффициента поглощения лучистого теплового потока и теплофизических свойств вещества переходного слоя, вариация в которых наиболее сильно изменяет длительность воспламенительного периода.

3. Определены критические условия стабильного и нестабильного режимов зажигания в зависимости от энергии разрядного контура, при увеличении энергии разряда процесс зажигания протекает в стабильном режиме. Определены области стабильного и нестабильного режимов зажигания в зависимости от исходных параметров разрядного контура. Показано, что основное влияние на стабильный режим зажигания оказывает мощность источника энергии, а также индуктивность разрядного контура и физико-механические свойства КРВ.

4. Выполнено параметрическое исследование математической модели зажигания КРВ мощным импульсом излучения через образующийся в ходе процесса переходный слой. При разрушении КРВ по критерию достижения критической температуры сильное влияние на процесс зажигания оказывает уровень температура разрушения. В зависимости от длительности импульса излучения при высокой температуре разрушения наблюдаются два режима прохождения процесса: устойчивое зажигание и его отсутствие. При низкой температуре разрушения наблюдается образование переходного слоя и его отсутствие, при этом зажигание не происходит. При средней температуре разрушения наблюдаются три режима прохождения процесса: устойчивое зажигание, неустойчивое зажигание, отсутствие зажигания и образования переходного слоя. Увеличение теплоемкости переходного слоя при средней температуре разрушения приводит к исчезновению режимов неустойчивого зажигания. Прозрачность переходного слоя практически не влияет на процесс зажигания.

5. При разрушении КРВ по критерию достижения критического градиента температуры увеличение плотности мощности потока излучения приводит к росту длин разрушенного приповерхностного и переходного слоев. Переходный слой ослабляет мощность потока излучения, доходящего до поверхности КРВ, и приводит к увеличению времени зажигания.

Существует критическое время излучения, необходимое для реализации зажигания конденсированного вещества. С уменьшением теплоемкости переходного слоя критическое время излучения, время зажигания, длины разрушенного приповерхностного и переходного слоев возрастают. Сильное влияние на режимы зажигания оказывает прозрачность переходного слоя для потока излучения. При малых коэффициентах поглощения зажигание не происходит при любых длительностях импульса излучения. 6. При воздействии на КРВ мощного импульса излучения из разрядной полости, образование переходного слоя у поверхности КРВ качественно влияет на его инициирование, увеличивает время зажигания, и при большом росте переходного слоя зажигание КРВ не происходит. Наиболее сильно на режим и параметры зажигания оказывает плотность энергии импульса излучения из разрядной полости, которая, прежде всего, зависит от разрядного напряжения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Домуховский, Александр Михайлович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Волокитин Г.Г, Скрипникова Н.К., Никифоров A.A., Волокитин О.Г Получение тугоплавких силикатных расплавов с использованием высококонцентрированных потоков энергии // Актуальные проблемы современности. Серия «Технические науки». - 2011. - № 5(70). - С.21-24.

2. Луценко A.B., Скрипникова Н.К., Волокитин Г.Г., Турашев A.C. Получение стеклокристаллических материалов из силикатсодержащих расплавов с использованием низкотемпературной плазмы // Вестник ТГАСУ. - 2012. - № 3. - С.126-132.

3. Сакипов З.Б.,Иманкулов Э.Р., Мессерле В.Е и др. Результаты стендовых испытаний плазменной стабилизации горения низкореакционных топлив / В сб. Эффективность сжигания низкосортных Донецких углей в энергетических котлах. - Горловка, 1987, С.60-66.

4. Иманкулов Э.Р., Мессерее В.Е.,Сакипов З.Б. и др. Плазменный розжиг и стабилизация горения факела донецого АШ / Теплоэнергетика, 1990, №1, С.51-53.

5. Корольченко А. Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли. - М.: Химия, 1986.-216 с.

6. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. - М.: Наука, 1987. - 502 с.

7. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. - М.: Наука, 1980. - 479 с.

8. Вилюнов В.Н. Теория зажигания конденсированных веществ. -Новосибирск: Наука СО, 1984. - 190 с.

9. Vilyunov V.N., Zarko V.E. Ignition of solids // Amsterdam, Oxford, N.Y., Tokyo: Elsevier, 1989. - 442 p.

10. Аверсон А.Э., Барзыкин B.B., Мержанов А.Г. Закономерности зажигания систем при идеальном теплообмене на поверхности с учетом выгорания // Инженерно - физический журнал. - 1965. - Т. IX. - № 2. - С.245-249.

11. Зельдович Я.Б. Теория зажигания накаленной поверхностью // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1939. - Т. 9. - № 12. -С.1530-1534.

12. Зельдович Я.Б. К теории зажигания // Докл. АН СССР. - 1963. - Т. 150. -№ 2. - С.283-285.

13. Вилюнов В.Н., Сидонский О.Б. К теории воспламенения конденсированных систем // Докл. АН СССР. - 1963. - Т. 152. - №1. -С.131-133.

14. Буркина P.C., Вилюнов В.Н. Асимптотический анализ задачи зажигания реакционноспособного вещества нагретой поверхностью // Прикладная механика и техническая физика. - 1976. - № 6. - С.96-102.

15. Вилюнов В.Н., Сидонский О.Б. К вопросу о зажигании конденсированных систем лучистой энергией // Физика горения и взрыва.

- 1965.-Т. 1. - № 4. - С.39-43.

16. Вилюнов В.Н. К тепловой теории зажигания // Физика горения и взрыва.

- 1966. - Т. 2. - №2. - С.77-82.

17. Буркина P.C. Методы возмущений и их использование в задачах макрокинетики. - Томск: TMJI-Пресс,, 2007. - 182 с.

18. Аверсон А.Э., Барзыкин В.В., Мержанов А.Г. Приближенный метод решения задач тепловой теории зажигания // Докл. АН СССР. - 1968. - Т. 178. - № 1. - С.131-134.

19. Хлевной С.С., Михеев В.Ф. Влияние начальной температуры и прозрачности нитроглицеринового пороха на зажигание его световым излучением // Физика горения и взрыва. - 1968. - № 4. - С.579-583.

20. Дик И.Г., Князева А.Г. Зажигание конденсированного вещества, экранированного полупрозрачного теплопроводящей пластиной // Физика горения и взрыва. - 1989. - Т. 25. - № 3. - С.9-16.

21. Коздоба JI.A. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975.-228 с.

22. Дик И.Г., Зурер А.Б., Князева А.Г. О зажигании конденсированного вещества импульсным тепловым потоком через непрозрачный экран с большой теплопроводностью // Физика горения и взрыва. - 1989. - Т. 25. -№ 6. - С.3-9.

23. Князева А.Г. Приближенные оценки характеристик зажигания топлива лучистым потоком через преграду с различными свойствами // Физика горения и взрыва. - 1996. - Т. 32. - № 1. - С.26-41.

24. Боуден Ф.П., Иоффе А.Д. Быстрые реакции в твердых веществах. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. - 234 с.

25. Бриш A.A., Галеев И.А., Зайцев Б.Н. и др. О механизме инициирования конденсированных ВВ излучением ОКГ // Физика горения и взрыва. -

1969. - Т. 5. - № 4. - С.475-480.

26. Александров Е.И., Вознюк А.Г. Инициирование азида свинца лазерным излучением // Физика горения и взрыва. - 1978. - Т. 14. - № 4. - С.86-91.

27. Hagan J.T., Chaudhri М.М. Low energy laser initiation of single crystals of ß-lead azide // Journal of materials science. - 1981. - Vol. 16. - № 9. - P.2457-2466.

28. Карабанов Ю.Ф., Боболев B.K. Зажигание инициирующих ВВ импульсом лазерного излучения // Докл. АН СССР. -1981. -Т. 256. -№5. -С.1152-1154.

29. Александров Е.И., Ципилев В.П. Исследование влияния длительности возбуждающего импульса на чувствительность азида свинца к действию лазерного излучения // Физика горения и взрыва. - 1984. - Т. 20. -№ 6. -С.104-109.

30. Александров Е.И., Вознюк А.Г., Ципилев В.П. Влияние поглощающих примесей на зажигание ВВ лазерным излучением // Физика горения и взрыва, - 1989.-Т. 25.-№ 1.-С.З-9.

31. Ворожцова О.Б. Очаговый тепловой взрыв при воздействии импульсного излучения // Химическая физика. - 1990. - Т. 9. - № 12. - С. 1639-1643.

32. Александров Е.И., Сидонский О.Б., Ципнлев В.П. Влияние выгорания в окрестности поглощающих включений на процесс лазерного зажигания конденсированной среды // Физика горения и взрыва. - 1991. - Т. 27. -№ 3. - С.7-12.

33. Барановский Н.В. Математическое моделирование зажигания слоя лесного горючего материала кристаллизующейся нагретой до высоких температур частицей // Тезисы докладов IX Всероссийской школы -конференции молодых ученых "Актуальные вопросы теплофизики и физичекой гидрогазодинамики". - Новосибирск: ИТСО РАН. - 2006. -С.60-68.

34. Чернай A.B. О механизме зажигания азидов свинца лазерным моноимпульсом // Физика и техника высоких давлений. - 1997. - Т. 7. -№ 4. - С.60-68.

35. Ципилев В.П., Корепанов В.И., Лисицын В.М., Олешко В.И., Яковлев А.Н. Механизмы лазерного импульсного инициирования азидов тяжелых металлов // 12th International Conference on Radiation Physics and Chemistries Materials. Tomsk, Russia, 2003. - P.504-511.

36. Ассовский И.Г. Физика горения и внутренняя баллистика. - М.: Наука, 2005.-357 с.

37. Буркина P.C., Морозова Е.Ю., Ципилев В.П. Инициирование реакционно-способного вещества потоком излучения при его поглощении оптическими неоднородностями вещества // Физика горения и взрыва. -2011.-Т. 47. -№5. - С.95-105.

38. Буркина P.C., Вилюнов В.Н. О возбуждении химической реакции в «горячей точке» // Физика горения и взрыва. - 1980. - Т. 16. -№4. -С.75-79.

39. Буркина P.C., В.Н. Вилюнов В.Н. Очаговое тепловое воспламенение при произвольном начальном распределении температуры // Химическая физика. - 1982. -Т. 1. -№3. -С.419-422.

40. Князева А.Г., Буркина Р.С., Вилюнов В.Н. Особенности очагового теплового воспламенения при различных начальных распределениях температуры // Физика горения и взрыва. - 1980. -Т. 24. -№ 3. -С.45-47.

41. Берман B.C., Рязанцев Ю.С., Шевцова В.М. Асимптотический анализ зажигания горючей газовой смеси тепловой неоднородностью // Прикладная математика и механика. - 1980. - Т. 44. - № 1. - С. 89-95.

42. Гольдшлигер У.И., Прибыткова К.В., Барзыкин В.В. Зажигание конденсированных веществ накалённым телом конечных размеров // Физика горения и взрыва. - 1973. - Т. 9. -№ 1. - С. 119-132.

43. Берман B.C., Рязанцев Ю.С. О поджигании гомогенной реагирующей среды тепловым источником с конечным запасом тепла // Прикладная математика и механика. - 1976. - Т. 40. - № 6. - С. 1065-1069.

44. Буркина Р.С., Микова Е.А. Высокотемпературное зажигание реакционноспособного вещества горячей частицей с конечным запасом тепла // Физика горения и взрыва. - 2009. - Т. 45. - № 2. - С.40-47.

45. Wren G.P., Oberle W. F., Influence of High Leading Density Charge Configurations on Performance of Electrothermal-Chemical (ETC) Guns // IEEE Transactions on Magnetics. - 2001. - Vol. 37. - №1. - P.211-215.

46. Барышев M.C., Бураков B.A., Буркин B.B., Ищенко А.Н., Касимов В.З., Саморокова Н.М., Хоменко Ю.П., Широков В.М. Применение плазмотрона для инициирования зарядов баллистических установок // Химическая физика и мезоскопия. - 2006. - Т. 8. - № 1. - С.46-52.

47. Pascal L., Hilmar P., Armin К. Integrability of an Electrical Power Supply for Plasma-Ignited Small-, Medium- and Large-Caliber Powder Guns // In 4th International All Electric Combat Vehicle Conference. Noordwijkerhout, The Nethelands, 2001. - P.47-53.

48. Baryshev M.S., Burakov V.A., Burkin V.V., Ishenko A.N., Kasimov V.Z., Samorokova N.M., Khomenko Yu.P., Shirokov V.M. Use of Plasma for

Intensification of Ignition and Combustion of High-Energy materials // Изв. вузов. Сер. Физика. - 2006. -№11.- Приложение. - С.487-490.

49. Барышев М.С., Бураков В.А., Буркин В.В., Ищенко А.Н., Касимов В.З., Саморокова Н.М., Хоменко Ю.П., Широков В.М. Разработка импульсных плазмотронов и опыт их применения для инициирования насыпных зарядов в баллистических экспериментах // Химическая физика и мезоскопия. - 2009. - Т. 11. - № 2. - С. 147-152.

50. Буркин В.В., Буркина P.C. Инициирование заряда гелеобразного реакционноспособного вещества электровзрывом. I. Тепловые процессы // Физика горения и взрыва. - 2002. - Т. 38. - № 2. - С.75-82.

51. Буркин В.В., Буркина P.C. Инициирование заряда гелеобразного реакционноспособного вещества электровзрывом. II. Гидродинамические процессы // Физика горения и взрыва. - 2002. - Т. 38. - № 2. - С.83-88.

52. Буркин В.В., Буркина P.C., Тимохин A.M. Влияние гидродинамического воздействия электровзрыва на процесс зажигания конденсированных реакционноспособных веществ // Горение и плазмохимия: II Международный симпозиум. 17-19 сентября 2003. - Алматы: Казак университет, 2003. - С.90-95.

53. Буркин В.В., Буркина P.C., Тимохин A.M. Особенности гидродинамического воздействия электровзрыва на зажигание конденсированных веществ // Физика горения и взрыва. - 2007. - Т. 43. — № 1,-С. 15-22.

54. Буркин В.В., Буркина P.C., Тимохин A.M. Влияние параметров электроплазменного инициирования конденсированного заряда на внутрибаллистические характеристики выстрела // Четвертая международная школа-семинар «Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем» Санкт-Петербург, 27 июня - 3 июля 2004 г. Сборник материалов. - T. II. - Санкт-Петербург. - 2004. -С.13-17.

55. Буркин В.В., Буркина P.C., Тимохин A.M. Влияние мощного электроплазменного инициирующего импульса на уровень максимального давления в камере заряжания // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Докл. IV Всерос. науч. Конф. Томск, 57 октября 2004 г. - Томск: изд-во Том. ун-та, 2004. - С. 84-85.

56. Буркина P.C., Буркин В.В. Исследование механизмов теплового инициирования конденсированного реакционноспособного вещества электрическим разрядом // Горение и плазмохимия. - 2005. - Т. 3. - № 3. -С.227-234. - Изд-во «Казак университет!», Алматы, Казахстан.

57. Буркина P.C., Буркин В.В. Сравнение параметров зажигания конденсированных зарядов термохимическим и электроплазменным воздействиями // Химическая физика и мезоскопия. - 2006. - Т. 8. - № 1. - С.104-113.

58. Буркин В.В., Буркина P.C. Исследование энергетических параметров инициирующего электроплазменного устройства зажигания конденсированных реакционноспособных веществ // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент Материалы 5-й международной научной конференции. Часть 2. - Астана: Изд-во ЕНУ, 2006. - С.220-225.

59. Буркин В.В Анализ функциональных параметров электроплазменного устройства зажигания конденсированных реакционноспособных веществ // Тяжелое машиностроение. - 2008. - июнь № 7. - С. 31-35.

60. Буркин В.В., Буркина P.C. Моделирование зажигания реакционноспособного вещества импульсным плазмотроном // IY Международный симпозиум «Горение и плазмохимия». 12-14 сентября 2007 г., Алматы, Казахстан. - Алматы: Казак университет!, 2007. - С. 159161.

61. Буркин В.В., Буркина P.C. Модель электроплазменного устройства зажигания конденсированного заряда баллистической установки // Международная конференция «Проблемы баллистики - 2006». Пятая

международная школа-семинар «Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем». Санкт-Петербург, 19-23 июня, 2006 г. - Сборник трудов. - Т. 1. - Санкт-Петербург: БГТУ, 2007. - С.110-121.

62. Буркин В.В., Буркина P.C. Моделирование взаимодействия электроразрядной плазмы с конденсированным реакционноспособным веществом // Современные проблемы химической и радиационной физики / Под ред. Ассовского И.Г., Берлина A.A., Манелиса Г.Б., Мержанова А.Г. - Москва, Черноголовка: ОИХФ РАН, 2009. - С.304-307.

63. Буркин В.В., Буркина Р.С Математическая модель инициирования конденсированных реакционноспособных веществ импульсным электрическим разрядом // Сборник трудов Международной научной конференции "Становление и развитие научных исследований в высшей школе", посвященной 100-летию со дня рождения профессора A.A. Воробьёва: сборник трудов. - Т. 2. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - С. 179-185.

64. Барышев М.С., Бураков В.А., Касимов В.З., Ищенко А.Н., Салько А.Е., Саморокова Н.М., Хоменко Ю.П. Исследование возможностей управления скоростью газообразования метательного заряда и баллистическими параметрами выстрела с помощью электрической плазмы // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Докл. III Всероссийской научн. конф. Томск: Изд-во ТГУ, 2002. - С.46-47.

65. Самарский A.A. Теория разностных схем. - М.: Наука, 1983. - 616 с.

66. Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы (введение в теорию). М.: Наука, 1977.-440 с.

67. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. - М.: Наука, 1984. - 285 с.

68. Кухлинг X. Справочник по физике. - М.: Мир, 1982. - 519 с.

69. Буркина P.C., Буркин В.В. Исследование механизмов теплового инициирования конденсированного реакционноспособного вещества

электрическим разрядом // III Международный симпозиум «Горение и плазмохимия» 24-26 августа 2005 Алматы, Казахстан. - Алматы: Казак университет!, 2005. - С.62-64.

70. Андреев К.К. Термическое разложение и горение взрывчатых веществ. -М.: Наука, 1966.-346 с.

71. Греков А. П., Веселов В.Я. Физическая химия гидразина. - Киев: Наукова думка, 1979. - 264 с.

72. Wren, G. Р., Oberle W. F., Hosangadi A., Influence of Radiation on Grain Heating in ETC Closed Chambers // IEEE Transactions on Magnetics 1999. V. 35, №1. -P.234-239.

73. Ершов А.П., Куперштох A.JI. Исследование канальной стадии подводного электрического разряда // Нестационарные проблемы гидродинамики. Новосибирск: Ин-т гидродинамики СО АН СССР, 1980. - С.54 - 60.

74. Физика взрыва // Под ред. К. П. Станюковича. - М.: Наука, 1975. - 704 с.

75. Врагов A.M., Гердюков H.H., Иолиев А.Г. и др. Экспериментальное изучение сжимаемости мягких грунтов // Сб. докладов научн. конф. Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения. Саров. ВНИИЭФ. - 2000. - С.455-462.

76. Шамко В.В. Интегральные характеристики плазмы подводного искрового разряда (ПИР) // Журн. техн. физики. - 1978. - Т. 48. - № 5. - С.967 - 971.

77. Буркин В.В., Хоменко Ю.П. Особенности внутрибаллистического процесса при инициировании конденсированного заряда мощным электрическим разрядом // Гидродинамика высоких плотностей энергии. Труды Международного семинара 11-15 августа 2003 г. Новосибирск, Россия/ Под ред. Г.А. Швецова. - Новосибирск: Изд-во Ин-та гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 2004. - С.340-348.

78. Горбунов A.B., Классен Н.В., Вуколов К.Ю., Орлинский Д.В. Исследование воздействия импульса лазерного излучения на кварцевое стекло с CD - пленками на поверхности в вакууме // Вопросы атомной науки и техники. Серия Термоядерный синтез. - 2005. - № 2. - С.30-80.

79. Буркина P.C., Домуховский A.M. Зажигание полупрозрачного к-вещества потоком излучения через преграду // Физика и химия высокоэнергетических систем. Доклады II всероссийской научно-технической конференции. Томск: изд-во Том. ун-та, 2006. - С. 16-17.

80. Буркина P.C., Домуховский A.M. Влияние преграды на зажигание реакционноспособного вещества лучистым потоком тепла // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Докл. V Всерос. науч. Конф. Томск, 3-5 октября 2006 г. - Томск: изд-во Том. унта, 2006. - С.84-85.

81. Буркина P.C., Домуховский A.M. Исследование влияния прозрачности преграды на зажигание полупрозрачного вещества мощным импульсным и умеренным постоянным лучистыми потоками тепла // Физика и химия высокоэнергетических систем. Сборник материалов III Всероссийской конференции молодых ученых (24-27 апреля 2007 г.). - Томск: TMJI-Пресс, 2007.-С. 150-153.

82.Буркина P.C., Буркин В.В., Домуховский A.M. Моделирование теплового инициирования конденсированных реакционноспособных веществ электроразрядной плазмой Изв. вузов. Физика. - 2007 - № 9. Приложение. - С.282-285.

83. Буркина P.C., Буркин В.В., Домуховский A.M. Зажигание конденсированных реакционноспособных веществ плазмой электрического разряда // Проблемы механики сплошных сред и физики взрыва. Всероссийская конференция 17-22 сентября 2007. Тезисы

докладов. Новосибирск. Ин-т гидродинамики СО РАН, 2007. - С.48.

84. Буркина P.C., Буркин В.В., Домуховский A.M. Исследование условий зажигания конденсированных реакционноспособных веществ электроплазменным способом // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Материалы VI Всерос. науч. конф. Томск, 30 сентября - 2 октября 2008 г. - Томск: изд-во Том. ун-та, 2008. -С.81-82.

85. Буркина Р.С., Буркин В.В., Домуховский A.M. Анализ условий минимизации энергии разряда при электроплазменном инициировании конденсированных реакционноспособных веществ // Химическая физика и мезоскопия. - 2009. - Т. 11. - № 1. - С. 14-21.

86. Burkina R.S. Domukhovsky A.M. Influence of structural changes of condensed matter near-surface layer at its ignition by radiation powerful impulse // 7th International Seminar on Flame Structure and First Young Researcher's School on Flame Study. Novosibirsk, Russia, July 11-19, 2011. -Book of Abstracts. - Novosibirsk, Russia, Institute of Chemical Kinetics and Combustion SB RAS, 2011. - P. 14.

87. Burkina R.S., Burkin V.V., Domukhovsky A.M. Research of formation of the transitive layer and its influence on process of condensed reactive substances initiation at influence of powerful radiation pulse // XI International Symposium of Self-Propagating High Temperature Synthesis. 5-9 September 2011. - Anavyssos, Attica, Greece. Book of Abstracts. - P.208-209.

88. Буркина P.C., Домуховский A.M. Моделирование зажигания конденсированного вещества мощным импульсом излучения через образующийся переходный слой // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Сборник материалов научной конференции. Томск: Томский государственный университет, 2011. -С.80-81.

89. Буркина Р.С., Буркин В.В., Домуховский A.M. Особенности разрушения приповерхностного слоя и зажигания конденсированного вещества мощным импульсом излучения // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент Материалы 8-й Междунар. науч. конф., посвящ. 40-летию КарГУ им. акад. Е.А. Букетова. - Караганда: Изд-во КарГУ, 2012. - С.294-300.

90.Буркина Р.С., Буркин В.В., Домуховский A.M. Математическая модель зажигания конденсированного заряда баллистической установки мощным импульсом излучения // Фундаментальные основы баллистического

проектирования. III Всероссийская научно-техническая конференция. Санкт - Петербург, 2 июля - 6 июля 2012 г. Сборник материалов. Т. 1. -Санкт-Петербург, 2012. - С.88-91.

91.Буркина P.C., Домуховский A.M. Влияние структурных изменений приповерхностного слоя конденсированного вещества на его зажигание мощным импульсом излучения // Физика горения и взрыва. - 2012. -Т. 48. -№5.- С. 122-129.

92. Буркина P.C., Домуховский A.M. Режимы зажигания конденсированного вещества мощным импульсом излучения // Труды Томского государственного университета. Серия физико-математическая. Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики: Материалы II Всероссийской молодежной научной конференции, посвященной 50-летию физико-технического факультеты Томского государственного университета. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2012. -Т. 282. - С.29-32.