Математическая модель достижения условий диспергирования при нагревании частицы гелеобразного топлива в разогретой воздушной среде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Разработана математическая модель формирования центров нуклеации при прогреве частицы гелеобразного топлива (маслонаполненного криогеля на основе органического полимерного загустителя) в высокотемпературной воздушной среде. Она описывает группу взаимосвязанных физико-химических процессов в конденсированной фазе и газовой среде (инертный прогрев, плавление, разделение жидких компонентов, их испарение) в условиях лучисто-конвективного нагрева при варьировании температуры источника в диапазоне 673–1073 К. Сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными данными, полученными при идентичных условиях, позволило установить границы применимости разработанной математической модели и алгоритм численного решения для прогнозирования достижения условий диспергирования капли расплава гелеобразного топлива.

Об авторах

К. К. Паушкина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kkp1@tpu.ru
Томск, Россия

Н. П. Надымова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kkp1@tpu.ru
Томск, Россия

Д. О. Глушков

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kkp1@tpu.ru
Томск, Россия

Список литературы

  1. Smirnov N.N. // Acta Astronaut. 2022. V. 194. P. 353. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.02.028
  2. Smirnov N.N. // Ibid. 2023. V. 204. № 9. P. 679. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.10.028
  3. Brito N.L., Dee J.C., Seminari S. // Congress Proc. IAC CyberSpace. 2020. Article 57292.
  4. Зюзин И.Н., Гудкова И.Ю., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2025. Т. 44. № 2. С. 54. https://doi.org/10.31857/S0207401X25020056
  5. Зюзин И.Н., Гудкова И.Ю., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2025. Т. 44. № 4. С. 54. https://doi.org/10.31857/S0207401X25040062
  6. Лемперт Д.Б., Игнатьева Е.Л., Степанов А.И., Дашко Д.В., Казаков А.И. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 66. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010084
  7. Ciezki H.K., Hürttlen J., Naumann K.W., Negri M., Ramsel J. et al.// Proc. 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. Cleveland, OH, USA. 2014. https://doi.org/10.2514/6.2014-3794
  8. Natan B., Rahimi S. // Intern. J. Energetic Mater. Chem. Propul. 2002. V. 5. № 1–6. P. 172. https://doi.org/10.1615/IntJEnergeticMaterials ChemProp.v5.i1-6.200
  9. Feng S., He B., He H., Su L., Hou Z. et al. // Fuel. 2013. V. 111. P. 367. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.071
  10. Mishra D.P., Patyal A., Padhwal M. // Ibid. 2011. V. 90. № 5. P. 1805. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.12.021
  11. Glushkov D.O., Paushkina K.K., Pleshko A.O., Vysokomorny V.S. // Ibid. 2022. V. 313. Article 123024. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.123024
  12. Padwal M.B., Natan B., Mishra D.P. // Prog. Energy Combust. Sci. 2021. V. 83. Article 100885. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2020.100885
  13. Глушков Д.О., Паушкина К.К., Плешко А.О. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 2. С. 37. https://doi.org/10.31857/S0207401X23020073
  14. Nachmoni G., Natan B. // Combust. Sci. Technol. 2000. V. 156. № 1. P. 139. https://doi.org/10.1080/00102200008947300
  15. Arnold R., Anderson W. // Proc. 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Orlando, Florida, USA. 2010. https://doi.org/10.2514/6.2010-421
  16. Glushkov D.O., Paushkina K.K., Pleshko A.O., Yanovsky V.A. // Acta Astronaut. 2023. V. 202. P. 637. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.11.027
  17. Glushkov D.O., Kuznetsov G.V., Nigay A.G., Yashutina O.S. // J. Energy Inst. 2019. V. 92. № 6. P. 1944. https://doi.org/10.1016/j.joei.2018.10.017
  18. Kunin A., Natan B., Greenberg J.B. // J. Propul. Power. 2010. V. 26. № 4. P. 765. https://doi.org/10.2514/1.41705
  19. He B., Nie W., He H. // Energy Fuels. 2012. V. 26. № 11. Article 6627. https://doi.org/10.1021/ef300990d
  20. Шумова В.В., Поляков Д.Н., Василяк Л.М. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 82. https://doi.org/10.31857/S0207401X23080095
  21. Solomon Y., Natan B., Cohen Y. // Combust. and Flame. 2009. V. 156. № 1. P. 261. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2008.08.008
  22. Vershinina K.Y., Glushkov D.O., Nigay A.G., Yanovsky V.A., Yashutina O.S. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 16. Article 6830. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b00580
  23. Glushkov D.O., Nigay A.G., Yanovsky V.A., Yashutina O.S. // Energy Fuels. 2019. V. 33. № 11. Article 11812. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b02300
  24. Sazhin S.S., Bar-Kohany T., Nissar Z., Antonov D., Strizhak P.A. et al. // Intern. J. Heat Mass Transf. 2020. V. 161. Article 120238. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120238
  25. Glushkov D.O., Nigay A.G., Yashutina O.S. // Ibid. 2018. V. 127, Part C. P. 1203. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.08.103
  26. Glushkov D.O., Kosintsev A.G., Kuznetsov G.V., Vysokomorny V.S. // Fuel. 2021. V. 291. Article 120172. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120172
  27. Vargaftik N.B., Vinogradov Y.K., Yargin V.S. Handbook of thermophysical properties of liquids and gases. Third Ed. New York: Begell House, 1996.
  28. Baird Z.S., Uusi-Kyyny P., Järvik O., Oja V., Alopaeus V. // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. № 14. Article 5128. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b05018
  29. Журавлев А.А., Хвостов А.А., Иванов А.В., Журавлев Е.А. // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика (Воронеж). 2017. Т. 5. № 8-1 (34-1). С. 163.
  30. Abramzon B., Sazhin S. // Fuel. 2006. V. 85. № 1. P. 32. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2005.02.027
  31. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1967.
  32. Khorolskyi O.V., Rudenko O.P. // Ukr. J. Phys. 2015. V. 60. № 9. P. 880. https://doi.org/10.15407/ujpe60.09.0880
  33. Owens J.C. // Appl. Opt. 1967. V. 6. № 1. P. 51. https://doi.org/10.1364/AO.6.000051
  34. Lindsay A.L., Bromley L.A. // Ind. Eng. Chem. 1950. V. 42. № 8. P. 1508. https://doi.org/10.1021/ie50488a017
  35. Glushkov D.O., Kosintsev A.G., Kuznetsov G.V., Vysokomorny V.S. // Acta Astronaut. 2021. V. 178. P. 272. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.09.004
  36. Davletshina T.A., Cheremisinoff N.P. Fire and Explosion Hazards Handbook of Industrial Chemicals. Westwood, NJ, USA: Noyes Publ., 1998. Ch. 3. https://doi.org/10.1016/B978-0-8155-1429-9.50008-5
  37. Tripathi A., Vinu R. // Lubricants (Switzerland). 2015. V. 3. № 1. P. 54. https://doi.org/10.3390/lubricants3010054
  38. Betelin V.B., Smirnov N.N., Nikitin V.F., Dushin V.R., Kushnirenko A.G. et al. // Acta Astronaut. 2012. V. 70. P. 23. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2011.06.021
  39. Celik I.B., Ghia U., Roache P.J., Freitas C.J., Coleman H. et al. // J. Fluids Eng. 2008. V. 130. № 7. Article 0780011. https://doi.org/10.1115/1.2960953
  40. Fugmann H., Schnabel L., Frohnapfel B. // Numer. Heat Transf., Part A: Appl. 2019. V. 75. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1080/10407782.2018.1562741
  41. Glushkov D.O., Paushkina K.K., Shabardin D.P., Strizhak P.A., Gutareva N.Y. // J. Environ. Manag. 2019. V. 231. P. 896. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.10.067
  42. Antonov D.V., Kuznetsov G.V., Misyura S.Y., Strizhak P.A. // Exp. Therm. Fluid Sci. 2019. V. 109. Article 109862. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2019.109862
  43. Faik A.M.D., Zhang Y. // Fuel. 2018. V. 221. P. 89. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.02.054

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025