Математическое моделирование процесса гомогенной конденсации оксида алюминия в смеси с углекислым газом

Рассмотрено течение насыщенных паров смеси алюминия, кислорода и углерода в сверхзвуковом сопле. С помощью математической модели расчета равновесного состава гомогенной смеси получены парциальные давления образующихся веществ, включая кластеры оксида. Определены реакции объединения субокислов, которые составляют основную массовую долю, образующихся при конденсации кластеров, полного оксида алюминия. Составлена математическая модель движущегося в сопле сверхзвукового потока в одномерной постановке. Получены расчетные данные по росту радиуса критических зародышей оксида, температуре и суммарному давлению смеси по длине сопла.

Ключевые слова

математическое моделирование; гомогенная конденсация; сверхзвуковое сопло; оксид алюминия; субокислы алюминия.

Литература

1. Похил, П.Ф. Горение порошкообразных металлов в активных средах / П.Ф. Похил, А.Ф. Беляев, Ю.В. Фролов, В.С. Логачев, А.И. Коротков. - М.: Наука, 1972.
2. Бабук, В.А. Моделирование эволюции высокодисперсного оксида в составе потока продуктов сгорания алюминизированного твердого топлива / В.А. Бабук, Н.Л. Будный // Химическая физика и мезоскопия. - 2017. - Т. 19, № 1. - С. 5-19.
3. Малинин, В.И. Внутрикамерные процессы в установках на порошкообразных металлических горючих: дис. док. техн. наук / В.И. Малинин. - Екатеринбург; Пермь: УрО РАН, 2006.
4. Бекстед, М.В. Математическое моделирование горения одиночной алюминиевой частицы / М.В. Бекстед, У. Лианг, К.В. Паддуппаккам // Физика горения и взрыва. - 2005. - Т. 41, № 6. - C. 15-33.
5. Savel'ev, A.M. The Formation of (Al2O3)n Clusters as a Probable Mechanism of Aluminum Oxide Nucleation During the Combustion of Aluminized Fuels: Numerical Analysis / A.M. Savel'ev, A.M. Starik // Combustion and Flame. - 2018. - № 196. - P. 223-236.
6. Сандарам, Д. Горение наночастиц алюминия (обзор) / Д. Сандарам, В. Янг, В.Е. Зарко // Физика горения и взрыва. - 2015. - Т. 51, № 2. - С. 37-63.
7. Анисимов, М.П. Нуклеация: теория и эксперимент / М.П. Анисимов // Успехи химии. - 2003. - Т. 72, № 7. - С. 664-705.
8. Гидаспов, В.Ю. Модели образования наночастиц в потоках газа: учебно-методический комплекс / В.Ю. Гидаспов, У.Г. Пирумов, И.Э. Иванов, Н.С. Северина. - Калуга; Москва: Эйдос, 2011.
9. Корепанов, М.А. Моделирование течений с гомогенной конденсацией / М.А. Корепанов, С.А. Груздь // Химическая физика и мезоскопия. - 2015. - Т. 17, № 1. - С. 55-63.
10. Корепанов, М.А. Моделирование гомогенной конденсации с учетом квазиравновесной концентрации малых агломератов / М.А. Корепанов, С.А. Груздь // Химическая физика и мезоскопия. - 2014. - Т. 16, № 1. - С. 63-67.
11. Корепанов, М.А. Математическое моделирование турбулентных течений с гомогенной конденсацией в сверхзвуковых соплах / М.А. Корепанов, С.А. Груздь // Химическая физика и мезоскопия. - 2016. - Т. 18, № 3. - С. 370-380.
12. Алемасов, В.Е. Теория ракетных двигателей / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дергалин, А.П. Тишин. - М.: Машиностроение, 1969.
13. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание / Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев. - М.: Наука, 1978.