Самоподдерживаемый режим ускорения пламени в канале
5
сторонние источники, «горячие точки» могут возникать только за счет
переотражения от стенок канала ударных волн, генерируемых распро-
страняющимся пламенем. В то же время в расчетах и в лабораторных
экспериментах температура в точках наложения переотраженных удар-
ных волн не превышает 600…800 K, что по-прежнему соответствует
слишком большим значениям времени индукции, превосходящим ха-
рактерное время ускорения пламени и ПГД.
В недавно опубликованном цикле работ [19, 20] на основе ком-
пьютерного моделирования ПГД в каналах с гладкими стенками с
использованием детализированных математических моделей, описы-
вающих распространение волны реакции в газовом потоке с учетом
реальных свойств многокомпонентной газовой смеси и детального
кинетического механизма горения, воспроизводящего особенности
цепного воспламенения, сформулирован принципиально новый ме-
ханизм формирования детонации, обусловленный исключительно
особенностями взаимодействия нестационарного пламени с потоком,
что отмечалось еще в 1947 г. в работе [21]. С момента воспламенения
горючей смеси распространение пламени проходит несколько ста-
дий, наблюдаемых в лабораторных физических экспериментах [11,
22] и воспроизводимых на вычислительных экспериментах [19, 20].
Динамика фронта пламени на первой стадии определяется расшире-
нием продуктов горения, вытесняющих фронт пламени из зоны вос-
пламенения. При этом изначально невозмущенная топология фронта
пламени искажается, порождая широкий спектр возмущений. Далее
вследствие развития гидродинамических неустойчивостей типа не-
устойчивости Дарье – Ландау [23], и еще в большей степени из-за
неравномерного распределения массовой скорости по сечению кана-
ла от малых значений в пограничном слое у стенок до максимальных
значений вне пограничных слоев в центре канала, поверхность фрон-
та пламени растет. Это приводит к увеличению суммарного притока
свежего горючего к фронту и тем самым – к увеличению скорости
распространения пламени на второй стадии процесса. Рост скорости
ведущей точки (расположенной в вершине вытянутого фронта) в
этом случае можно описать экспоненциальной зависимостью [24].
С развитием процесс переходит в третью стадию, на которой за счет
нелинейных факторов структура фронта пламени стабилизируется и
в ней начинают преобладать длинноволновые гармоники, возраста-
ющие с меньшим инкрементом, чем следует из линейной теории, в
основном за счет растяжения пламени в потоке. Ускорение пламени
на этой стадии можно описать степенной функцией с показателем
n
,
причем 0 <
n
< 1. В каналах, ширина которых значительно превышает
ширину фронта пламени (
H
>
L
f
) [10, 11], наблюдается как экспонен-
циальная, так и степенная стадии ускорения. В узких капиллярах ши-
риной порядка ширины фронта пламени (
H
~
L
f
) [22] переход к дето-
