Российские ученые разработали модель, которая предсказывает процесс зажигания самовоспламеняющегося топлива для космических полетов.
Модель позволяет рассчитывать время задержки зажигания с погрешностью не более 15% для разного размера капель и 10% для разных температур, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
"Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из МИСиС разработали математическую модель, которая описывает процесс зажигания самовоспламеняющихся топлив. Она учитывает основные физико-химические характеристики такого топлива и их влияние на температурные и концентрационные поля в момент его зажигания в нестационарных условиях. Экспериментальные результаты показали, что модель с удовлетворительной точностью предсказывает поведение самовоспламеняющихся топлив", - сказано в сообщении.
В самовоспламеняющихся топливных системах горючий материал и окислитель реагируют сами по себе при простом контакте - их не надо нагревать или поджигать. Такие системы нужны в космической и авиационной технике, например, для аварийного старта. Ученые разработали несколько моделей, объясняющих, как это работает, но ни одна из них не может точно предсказать, когда именно начнется процесс горения: при какой температуре, как быстро испаряются и смешиваются пары. Новая модель российских ученых детально описывает процесс зажигания самовоспламеняющегося топлива.
По словам доцента Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Ольги Высокоморной, расчеты показали, что новая модель довольно точно предсказывает зажигание топлива. Ошибка не превышает 15% для разного размера капель и 10% для разной температуры. Также исследователи обнаружили несколько ключевых закономерностей. Оказалось, что чем крупнее капли топлива, тем быстрее они испаряются. Однако после определенного порога - примерно 3 миллиметра - время задержки зажигания перестает зависеть от размера и остается практически постоянным.
Разработанная модель учитывает теплообмен, испарение, перемешивание паров и химические реакции - как в жидком топливе, так и в газе. А технология ТПУ позволяет в реальном времени следить за температурой и составом смеси и видеть, как они взаимодействуют между собой. Модель позволяет точнее прогнозировать работу самовоспламеняющихся топливных систем в условиях, максимально приближенных к реальным. В будущем технология может стать основой проектирования более безопасных и управляемых самовоспламеняющихся топливных систем. Результаты работы ученых опубликованы в журнале FirePhysChem (Q1, IF: 5,1).