ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012
96
УДК 539.3
Ю. И. Д и м и т р и е н к о, И. Д. Д и м и т р и е н к о
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ЭРОЗИОННОГО ГОРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
Предложена модель эрозионного горения энергетических матери-
алов, учитывающая влияние механического разрушения (дисперги-
рования) материала на общий процесс горения. Сравнение с экспе-
риментами по горению наполненных полисилоксановых каучуков в
высокоэнтальпийных потоках показало хорошее совпадение тео-
ретических и экспериментальных результатов.
E-mail:
dimit@gmail.ru
Ключевые слова
:
эрозионное горение, твердое топливо, турбулент-
ность, диспергирование, скорость горения.
Явление увеличения линейной скорости горения
D
с ростом ско-
рости набегающего внешнего высокоэнтальпийного потока
e
v
[1, 2]
называют эрозионным горением твердых топлив. Первые теоретиче-
ские исследования этого явления базируются на гипотезе возникно-
вения турбулентности в пограничном слое при критических числах
Рейнольдса
Re
.
Это приводит к увеличению теплового потока к по-
верхности топлива и, следовательно, к повышению скорости горения
,
D
вследствие чего указанное явление часто называют турбулентным
горением [2, 3].
Таким образом, объяснение наблюдаемого физического явления
механического диспергирования частиц горящей поверхности топли-
ва под действием набегающего потока обычно сводится к анализу
теплового и газодинамического характера этого потока. Однако, как
известно из теории аблирующих материалов (эти материалы отлича-
ются от горючих материалов, главным образом, только экзотермиче-
ским характером физико-химических процессов на поверхности),
даже для малых чисел Рейнольдса
Re
,
при которых горячий поток
обычно является ламинарным, увеличение скорости потока приводит
к росту скорости абляции. В этом случае физический характер уноса
поверхности материала соответствует эрозионному характеру де-
струкции, т. е. происходящему вследствие механической дисперсии
частиц.
Теоретическое описание этого явления впервые представлено в
работах [4, 5], где для описания скорости эрозии (или термомехани-
ческой абляции) была предложена модель связанной термохимиче-
ской и механической деструкции материала. Влияние микрострукту-