Сравнительный анализ некоторых математических моделей воспламенения водород-кислородных смесей

В данной работе представлен сравнительный анализ трех математических моделей химического превращения, описывающих воспламенение водород-кислородных смесей. На примере решения задачи об определении периода индукции воспламенения водород-кислородной смеси в адиабатическом реакторе в работе были апробированы кинетические схемы горения водорода, состоящие из шестнадцати, сорока четырех и шестидесяти реакций соответственно. Для выбора оптимальной кинетической схемы воспламенения и горения водорода, а также констант скоростей химических реакций, входящих в состав кинетической схемы, проведено сравнение результатов расчета с известными экспериментальными данными разных авторов. Проведенные расчеты показали, что наиболее точное описание экспериментальных данных по временам задержки адиабатического взрыва при высоких начальных температурах смеси удается получить, используя кинетику окисления водорода, состоящую из шестнадцати реакций. Все три кинетические модели окисления водорода дают близкие значения температур смеси при выходе процесса на стационарный режим.

Ключевые слова

водород; воспламенение; период индукции; кинетические модели.

Литература

1. Зельдович, Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, Б.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. - М.: Наука, 1980.
2. Полак, Л.С. Вычислительные методы в химической кинетике / Л.С. Полак, М.Я. Гольденберг, А.А. Левицкий. - М.: Наука, 1984.
3. Рябинин, В.К. Оценка эффективности программ решения жестких систем дифференциальных уравнений применительно к задачам физики горения / В.К. Рябинин // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов. - 2012. - № 4. - С. 39-47.
4. Рябинин, В.К. Математическое моделирование адиабатического периода индукции для метан-кислородных смесей в широком диапазоне начальных давлений и температур / В.К. Рябинин, Ю.М. Ковалев // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2013. - Т. 6, № 1. - С. 56-71.
5. Пигасов, Е.Е. Математическое моделирование адиабатического теплового взрыва для реакции окисления водорода / Е.Е. Пигасов, В.К. Рябинин, Ю.М. Ковалев // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математическое моделирование и программирование. - 2013. - Т. 6, № 3. - С. 130-135.
6. Гурвич, Л.В. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание / Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев. - М.: Наука, 1978.
7. Бабушок, В.И. Тестовые примеры моделирования кинетики сложных реакций химических реакций / В.И. Бабушок, А.Н. Дакданча, Т.В. Крахтинова и др. - Красноярск: Б.и., 1993.
8. Димитров, В.И. Простая кинетика / В.И. Дмитров. - Новосибирск: Наука, 1982.
9. Patch, R.W. Shock Tube Measurement of Dissociation on Rates of H2-J Chem / R.W. Patch // Journal of Chemical Physics. - 1962. - V. 36, № 7. - P. 1919-1924.
10. Schultz, E. Validation of Detailed Reaction Mechanisms for Detonation Simulation / E. Schultz, J. Shepherd // Explosion Dynamics Laboratory Report. - 2000. - № FM99-5.