Управление процессами воспламенения и детонации в смесях реагирующих газов добавками дисперсных компонент тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Тропин Дмитрий Анатольевич

• Тропин Дмитрий Анатольевич
• доктор наук
• 2026

Оглавление диссертации доктор наук Тропин Дмитрий Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ ТЕЧЕНИЙ С ХИМИЧЕСКИМИ РЕАКЦИЯМИ

1.1. Математические модели для описания детонационных процессов в реагирующих газовых смесях с инертными компонентами

1.2. Математические модели для описания процессов воспламенения и горения гетерогенных смесей

1.3. Модели химических кинетик неравновесных химических реакций в реагирующих газовых смесях

1.4. Численные методы решения задач динамики многофазных реагирующих сред

1.5. Верификация моделей химической кинетики

Выводы по главе

ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

ОДНОТОПЛИВНЫХ И ДВУХТОПЛИВНЫХ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ИНЕРТНЫМИ И РЕАГИРУЮЩИМИ МИКРО- И СУБМИКРОННЫМИ ЧАСТИЦАМИ

2.1. Влияние инертных частиц на процессы воспламенения водородо-силано-воздушных смесей

2.2. Времена задержки воспламенения метановоздушной смеси в присутствии частиц железа

2.3. Воспламенение гетерогенных смесей метан/воздух/микрочастицы угля .. 103 Выводы по главе

ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ ПЛОСКИМИ И ЯЧЕИСТЫМИ ДЕТОНАЦИОННЫМИ

ВОЛНАМИ В ВОДОРОДО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ИНЕРТНЫМИ ЯЧЕИСТО-ПОРИСТЫМИ ФИЛЬТРАМИ

3.1. Ослабление и срыв детонационных волн в водородо-воздушной смеси с системами полубесконечных инертных пористых фильтров

3.2. Определение критических протяженностей инертных пористых фильтров,

приводящих к срыву ячеистой детонации

Выводы по главе

ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ ПЛОСКИМИ ДЕТОНАЦИОННЫМИ ВОЛНАМИ В ОДНОТОПЛИВНЫХ И ДВУХТОПЛИВНЫХ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ ОБЛАКАМИ ИНЕРТНЫХ МИКРО- И СУБМИКРОННЫХ ЧАСТИЦ

4.1. Ослабление и срыв детонационных волн в смесях водород-кислород, метан-кислород и силан-воздух облаками инертных микро- и субмикронными частицами

4.2. Влияние инертных микро- и субмикронных частиц на параметры детонационных волн в двухтопливных силано-водородо-воздушных смесях

4.3. Взаимодействие плоской детонационной волны в водородо-воздушной

смеси с системой облаков инертных частиц

Выводы по главе

ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ЯЧЕИСТЫМИ ДЕТОНАЦИОННЫМИ ВОЛНАМИ В

ВОДОРОДО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ОБЛАКАМИ ИНЕРТНЫХ МИКРО- И СУБМИКРОННЫХ ЧАСТИЦ

5.1. Взаимодействие детонационной волны в водородо-воздушной смеси с полубесконечными облаками инертных частиц

5.2. Определение критических протяженностей облаков инертных частиц,

приводящих к срыву ячеистой детонации

Выводы по главе

ГЛАВА 6. УПРАВЛЕНИЕ ЯЧЕИСТЫМИ ДЕТОНАЦИОННЫМИ ВОЛНАМИ В

ВОДОРОДО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ЗАВЕСАМИ ИНЕРТНЫХ ЖИДКИХ КАПЕЛЬ

6.1. Взаимодействие детонационной волны в водородо-воздушной смеси с полубесконечными завесами инертных жидких капель

6.2. Определение критических протяженностей завес инертных жидких капель,

приводящих к срыву детонации

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление процессами воспламенения и детонации в смесях реагирующих газов добавками дисперсных компонент»

ВВЕДЕНИЕ

При использовании химически активных газов в промышленности возникают опасности, обусловленные их реакционной способностью, в конкретных условиях рабочего процесса. Определяющими факторами являются рабочая температура, давление, концентрация, присутствие других веществ и примесей с каталитическими эффектами. Неконтролируемые химические реакции в реагирующих газовых смесях представляют серьезную угрозу, так как могут привести к взрывам, пожарам и выбросам токсичных веществ. При добыче угля в угольных шахтах выделяются взрывоопасные газы (природный газ, который состоит из метана с небольшими количествами этана и других углеводородов), которые в смеси с угольной пылью являются источником пылевых взрывов. Хотя большинство катастрофических взрывов газа в угольных шахтах порождают волны дефлаграции, наихудший сценарий развития подобного процесса предполагает зарождение детонационных волн (ДВ), которые чрезвычайно разрушительны. Аварийные взрывы также происходят при транспортировке смесей горючих газов к промышленным производствам. Примером подобной катастрофы является взрыв в городе Гаосюн, Тайвань, вызванный утечкой пропилена во время его транспортировки из порта на химический завод по трубопроводу, проложенному в подземных коммуникациях [1].

Следует выделить реагирующие газовые смеси, содержат водород. В настоящее время актуальными становятся проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды. Использование альтернативных видов топлива, отличных от углеводородного, поможет уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу. Одним из таких экологически чистых перспективных видов топлива является водород. В связи с этим, широкое распространение получили исследования, направленные на изучение процессов горения водорода в различных режимах, включая детонационные.

Отметим, что воспламенение водорода характеризуется относительно большой задержкой воспламенения, что затрудняет его использование в

некоторых энергетических установках. Добавление силана (Б1Н4) в смесь водорода и окислителя позволяет значительно сократить время задержки воспламенения [2, 3], однако такие смеси обладают непредсказуемыми свойствами [4, 5] и способны воспламеняться при достаточно низких температурах [6]. Это обстоятельство обуславливает необходимость глубокого анализа процессов воспламенения для обеспечения взрыво- и пожаробезопасности силано-водородных смесей при их транспортировке, хранении и использовании в промышленности.

Таким образом, актуальным является поиск способов управления процессами воспламенения, горения и детонации газовых смесей, включая ослабление, срыв и подавление газовой детонации. Одно из возможных средств управления - воздействие инертных компонент (диспергированных твердых частиц, пористых материалов или капельных завес). Актуальной научной задачей является выявление физических свойств и особенностей процессов воспламенения и детонации в присутствии инертных компонент.

Экспериментальные и теоретические исследования процессов воспламенения, горения и детонации в гетерогенных смесях реагирующих газов и инертных/реагирующих частиц и капель проводятся с середины прошлого века в крупных научных центрах, как в России, так и за рубежом. В России это НИИ Механики Московского Государственного Университета (В.А. Левин, Т.А. Журавская, П.Ю. Георгиевский, Ю.В. Туник), Московский Государственный Университет (Н.Н. Смирнов), Математический институт им. Стеклова (В.В. Марков, В.П. Коробейников), Институт химической физики им. Семенова (Б.Е. Гельфанд, С.М. Фролов, Б.А. Хасаинов), Московский инженерно-физический институт (А.А. Борисов, С.М. Когарко), Объединенный Институт Высоких Температур РАН (В.В. Голуб, А.Д. Киверин, М.Ф. Иванов), Томский Государственный Университет (А.Ю. Крайнов, К.М. Моисеева); Новосибирский научный центр: Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН (В.В. Митрофанов, А.А. Васильев, Ульяницкий В.Ю., П.А. Фомин, А.В. Пинаев),

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (В.М. Фомин, А.В. Федоров, Т.А. Хмель, Ю.В. Кратова). Из зарубежных центров следует отметить Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси (О.Г. Пенязьков), Беларусь; Warsaw University of Technology (P. Wolanski), Польша; Poitier ENSMA (B. Veyssiere), Франция; University of Bergen (R. Eckoff), Норвегия; University of Michigan (S.W. Kauffman, M. Sichel), University of California (A.K. Oppenheim), США; Surrey Central Electricity Research Laboratories (M. Nettleton, R. Stirling), Université catholique de Louvain (M.V. Papalexandris), Бельгия; University of Ottawa (J.H.S. Lee, M.I. Radulescu), National University of Singapore (H. Zhang), Сингапур; Beijing Institute of Technology (С. Wang), Китай; Tokyo Aoyama Gakuin University (K. Hayashi), Keio University (H. Watanabe, A. Matsuo), The University of Tokyo (N. Tsuboi), Япония.

Остановимся на основных результатах исследований процессов воспламенения в гетерогенных смесях реагирующих газов и инертных/реагирующих компонент. Так, влияние инертных частиц на процессы воспламенения газовых смесей является неоднозначным: инертные частицы могут как предотвращать воспламенение, так и воспламенять газовую смесь. Возможность воспламенения реакционных смесей инертными частицами исследовалась экспериментально в работах [7-11]. Так, в [7] было показано, что частицы могут воспламенять смесь при достижении высоких температур (2000 -2400 К), причем чем меньше диаметр частиц, тем более высокая температура частиц требуется для воспламенения смеси. Экспериментально и численно определены критические температуры частиц, необходимые для воспламенения смеси н-гептана с воздухом. В [12] приведены результаты ряда экспериментов по воспламенению стехиометрических метано-воздушных смесей в установке быстрого сжатия. В экспериментах было зарегистрировано образование ярких точек сразу после окончания такта сжатия, однако воспламенение метано-воздушной смеси начиналось только через 4-5 мс. Эти яркие точки вызваны воспламенением мелких металлических частиц, что, в свою очередь, вызывает уменьшение времени задержки воспламенения газовой смеси.

Большое количество экспериментальных и теоретических работ посвящено характеристикам воспламенения и горения частиц угля и метано-угольной газовзвеси в окислителях [13-30]. В [13] экспериментально и теоретически исследованы процессы воспламенения угольной пыли за отраженными ударными волнами. Показано, что диаметр частиц слабо влияет на их задержки воспламенения, а воспламенение частиц является преимущественно тепловым процессом. В [14] измерены времена задержки воспламенения угля различных марок и размеров частиц при давлениях окислителя от 1 до 30 атм и температурах от 700 до 1600 К. В [15] определены задержки воспламенения угольных пылей в воздухе и чистом кислороде в проходящих ударных волнах (УВ). Установлено, что на величину периода индукции, а также на характер ее зависимости от температуры газа за УВ, существенное влияние наряду с кинетикой воспламенения летучих, оказывает кинетика выхода летучих. В работе [16] предложена физическая модель нагрева газа при нестационарном взаимодействии сверхзвукового течения с облаком угольных частиц. Режим воспламенения наблюдался в узком интервале статических температур (1200 - 1350 К) за проходящей УВ. В [17] представлены результаты экспериментального исследования воспламенения стехиометрической метано-воздушной смеси в присутствии угольных частиц диаметрами 20-32 мкм при высоких давленях -1,5-2,0МПа. Обнаружено, что возгорание смеси происходит при температуре окислительной среды выше 950 К. В [18] обсужден возможный сценарий развития взрыва в шахтах, заключающийся в первичном воспламенении водорода, пропана, метана с последующим воспламенением угольной пыли в продуктах реакции газовой смеси.

В теоретических исследованиях, выполненных в рамках точечных моделей воспламенения угольных частиц и их аэровзвесей в окислителе, для формулировки критических условий воспламенения/погасания широко использовались положения теории теплового взрыва Н.Н. Семенова [19-21]. Так, в работе [19] сравниваются кинетики горения частиц, полученные из экспериментов по регистрации скоростей горения частиц и минимальные

температуры газа, при которых воспламеняется уголь. Показано, что эти кинетики дополняют друг друга по таким параметрам, как массовая поверхностная скорость реакции, зависимости температуры газа и разницы температур частицы и газа при воспламенении от размера частицы. В [20] исследованы критические режимы воспламенения частиц угля, в [21] изучено динамическое поведение одиночных угольных частиц в горячей окисляющей атмосфере. Теоретические результаты показывают, что история частицы в течение ее выгорания включает в себя сложные взаимодействия конвективных, диффузионных и термохимических явлений. Выведены аналитические выражения и представлены численные результаты для скорости выгорания углерода, показывающие относительные влияния газофазной химии, газофазного конвективного и диффузионного переноса, и кинетики гетерогенной реакции на суммарную скорость реакции.

Для работ, выполненных на основе распределенного подхода [22, 23], характерным является описание процессов тепломассобмена либо в газовой среде вокруг одиночной реагирующей частицы [22], либо в потоке двухфазной смеси [23]. В обоих случаях воспламенение и горение обычно рассматривались как единый процесс реагирования.

Для моделирования течений угольных аэровзвесей привлекались также и уравнения механики гетерогенных сред. Так, в [24, 25] изучались вопросы о подъеме и воспламенении частицы угля в окислителе за проходящей ударной волной. Описание динамики частицы проведено на основе разработанной точечной математической модели воспламенения угольной частицы, с использованием представления теории приведенной пленки. Данная модель верифицирована по экспериментальным данным о траекториях и зависимостям времени задержки воспламенения частиц угля от температуры газа за фронтом ударной волны. Выявлены качественные и количественные особенности динамики и воспламенения частицы угля.

В [26, 27] получены зависимости минимальной энергии искрового зажигания аэровзвеси угольной пыли от массовой концентрации и размера частиц и показано, что с увеличением размера частиц минимальная энергия искрового

зажигания повышается. В [28] проведено параметрическое исследование влияния массовой концентрации, содержания летучих компонентов и размера частиц угольной пыли на скорость горения взвеси угольной пыли в воздухе. Показано, что скорость горения больше для частиц с меньшим содержанием летучих компонентов, меньшим диаметром и большей массовой концентрацией.

В [29, 30] проведены параметрические исследования горения газовзвеси угольной пыли в пропано-воздушной смеси. Показано, что в смесях с небольшим содержанием пропана видимая скорость горения снижается при увеличении радиуса частиц, а в смесях с большим содержанием пропана при увеличении радиуса частиц наблюдается возрастание видимой скорости горения.

Таким образом, большинство исследований было посвящено воспламенению угольных частиц в окислителе (кислород, воздух). Достаточно мало работ посвящено воспламенению гетерогенных смесей угля в метано-воздушной смеси, результатами которых являлось измерение зависимостей времен задержек воспламенения смесей от их температуры. Нерешенными остаются вопросы о влиянии параметров угольной пыли (размер частиц, массовая загрузка) на времена задержки воспламенения и пределы воспламенения метано-воздушных смесей.

Много исследований посвящено проблемам ослабления и гашения взрывов и детонации. На сегодняшний день разрабатываются различные способы решения данной задачи. Для ослабления и подавления детонации могут применяться пористые фильтры различной конфигурации [31-38]. Авторы [31, 32] экспериментально и численно показали возможность срыва детонации в ацетилено-воздушной смеси фильтрами, расположенными на стенках канала. При этом происходит ослабление и разрушение части поперечных волн в фильтрах и генерация новых поперечных волн в свободном от фильтров канале. Если количество генерируемых волн не превышает количество разрушенных, то наблюдается режим срыва детонации. Показано, что на процессы ослабления детонации влияют пористость материала и размер волокон: уменьшение размера пор приводит к более сильному падению волновых параметров и срыву

детонации [33, 34]. В то же время в [35] также отмечается влияние степени перекрытия канала пористым материалом на детонационные процессы: увеличение данного параметра приводит к более сильному ослаблению детонационной волны. Аналогичные экспериментальные исследования ослабления детонации водородно-воздушных смесей в каналах с пористым покрытием представлены в работах [36-39]. В [37] для всех исследуемых пористых материалов (стальная вата, пенополиуретан и пенополиуретан с полипропиленовой лентой) наблюдался срыв детонации в пористой части канала. Получены распределения скорости ударной волны и фронта пламени в канале. В [38] использовалось силиконовое покрытие стенок и покрытие стенок пористым аэрогелем для ослабления детонации. Показано, что силиконовое покрытие не дает существенного падения параметров ДВ, при этом, при использовании аэрогеля авторам удалось получить режим срыва детонации.

В [39] проведено численное моделирование взаимодействия ДВ с массивом инертных пористых тел, представляющих собой сетку неподвижных цилиндров. Показано, что даже при высокой пористости такие фильтры действуют как высокоэффективные поглотители импульса, вызывая тем самым значительное ослабление детонации. В случае одной пористой секции детонация повторно инициируется ниже по потоку, однако массивы пористых зон, охватывающих все поперечное сечение канала, эффективно подавляют детонацию. При этом в каналах с массивами пористых фильтров, которые лишь частично перекрывают поперечное сечение канала, детонация не подавляется.

В [40-42] проведено численное исследование взаимодействия ячеистой детонационной волны в водородо-воздушной смеси в плоском канале, с расположенными на внутренней поверхности канала препятствиями. Изучено влияние протяженности, высоты барьеров и частоты их расстановки на детонационное горение смеси. Показано, что заполнение области с серией барьеров воздухом или аргоном усиливает их разрушающее воздействие на волну, способствуя тем самым гашению детонационного горения.

В [43, 44] показано, что предварительная диссоциация части молекулярных водорода и кислорода на атомарные газы приводит к существенному уменьшению поперечного размера детонационной ячейки при незначительном увеличении скорости распространения волны, что приводит к предотвращению гашения детонации в каналах как с одиночным препятствием, так и с множественными барьерами.

К ослаблению и срыву детонации может привести распыление облака инертных частиц перед детонационной волной. Добавление химически инертных частиц в поле течения снижает скорость детонации, увеличивает длину зоны химической реакции [45] и при определенных условиях может привести к расщеплению детонационной волны на замороженную ударную волну и отстающий от нее фронт горения [46, 47]. В [48-58] показано, что увеличение концентрации и уменьшение диаметра частиц при сохранении прочих параметров неизменными, приводит к ослаблению детонации вплоть до ее срыва. Авторами получено, что более эффективными в процессах гашения детонации являются частицы с меньшим диаметром. В [48] показана первостепенная роль отвода тепла от реагирующей смеси частицами в ослаблении детонации. При этом трение о частицы и кривизну фронта волны при ослаблении детонации авторы считают менее значительными. В [49] экспериментально определена масса засыпки инертных частиц диоксида кремния диаметром сотни микрон, приводящая к подавлению детонации в метано-воздушной смеси. В [50-52] численно с использованием некоторой модельной кинетики показана возможность разрушения ячеистой структуры ДВ и получены критические концентрации частиц, приводящие к срыву детонации в некоторой абстрактной газовой смеси.

Однако, после срыва детонации в облаках частиц, возможно реинициирование детонации при взаимодействии ударной волны и фронта пламени с частицами. В [59] показано, что при определенных соотношениях концентраций топлива и окислителя достаточно одной частицы для инициирования газовой детонации. В [60] при падении волны горения на слоистое пылевое облако в областях высокой плотности частиц радиационный нагрев

приводит к образованию температурного градиента, в зависимости от крутизны которого может инициироваться либо горение, либо детонация.

Еще одним из способов подавления детонации является распыление инертных жидких капель в поле течения. В работе [61] проведен обзор имеющихся экспериментальных работ по срыву взрывных процессов в реагирующих газовых смесях (водород - воздух, метан - воздух, и т.д.) с помощью водяного тумана, а также водяных спреев. Анализ показал, что более мелкие капли (размерами порядка 50 мкм) позволяют более эффективно отводить энергию от пламени. В [62] проведено численное исследование динамики фронта пламени в обедненой водородо-воздушной смеси в присутствии взвешенной фазы микрокапель воды. Показано, что локальное воздействие на фронт пламени является одним из ведущих факторов, определяющих развитие горения. При этом локальное динамическое воздействие крупных капель на фронт пламени приводит к его искривлению, локальному ускорению отдельных участков фронта и к интегральному ускорению пламени. В более бедных смесях локальное растяжение потоком может привести к затуханию горения. В [63] проведено исследование подавления взрывов в метано-воздушной смеси водяной взвесью капель диаметром 200 - 500 мкм. Определено, что должна существовать критическая величина ускорения водяного спрея, при котором происходит предотвращение распространения волн горения. В [64] показано, что больший объем водяного тумана в закрытой емкости позволяет более эффективно противостоять распространению фронта горения. При этом происходит снижение пикового давления, а также скорости распространения пламени. В [65] проведены эксперименты по взаимодействию детонационной волны в смеси этилена и воздуха с диспергированными каплями воды с диаметром 8,5-12 мкм и

-5

плотностью 100-120 г/м . Получено, что добавление капель приводит к небольшому дефициту скорости детонации (не более 5 %), при этом происходит резкое увеличение размера детонационной ячейки.

Численное моделирование процессов взаимодействия взрывных и детонационных волн с капельными завесами рассмотрено в работах [66-69]. В

[66] показано, что увеличение плотности водяных капель приводит к уменьшению скорости распространения пламени и избыточного давления во взрывной волне. В

[67] предложена простая математическая модель взаимодействия детонационных волн с капельной завесой, которая учитывала только испарение капель воды. В

[68] была разработана подробная модель взаимодействия, учитывающая процессы дробления капель, изменения массы капли за счет срыва пограничного слоя с поверхности крупных капель, либо за счет испарения капель. На основе данных моделей были рассчитаны значения критических плотностей водяной взвеси (0,56

-5

- 3,22 кг/м ), при которых происходит срыв детонации. В [69] предложена модель взаимодействия детонационных волн с водяной капельной завесой в одномерном стационарном случае, учитывающая модель испарения капель [68]. Срыв

-5

детонации наблюдался при плотностях водяной завесы 2-10 кг/м3. В [70] разработана и верифицирована модель испарения капель топлива в потоке горячих газов, построенная на основе метода Эйлер - Лагранж, где для каждой из капель записывается уравнение движения, которое учитывает изменение массы частицы в результате испарения, деформации, а также теплообмена с окружающей средой. Модель [70] в дальнейшем была использована в [71-73] для расчета испарения капель воды при взаимодействии с детонационными волнами. Авторами были получены режимы срыва детонации, либо ее распространение в стационарном ослабленном режиме. В [74-76] получено, что гашение детонации происходит при большей массовой загрузке и/или меньшем размере капель. При этом с увеличением массовой нагрузки или уменьшением размера капель увеличивается размер детонационной ячейки.

Также, одним из известных способов гашения горения и детонации является изолирование зоны химических реакций инертными газовыми пробками. В литературе представлено небольшое количество работ, посвященных данному вопросу. В [77] проведены экспериментальные исследования взаимодействия детонационной волны в стехиометрической водородо-кислородной смеси с различными пробками инертного газа длиной до 40 см. Показано, что наиболее сильное влияние на ослабление детонации оказывает углекислый газ (СО2), на

втором месте азот (К2), затем аргон (Аг) и очень далеко позади гелий (Не). При использовании инертных пробок длиной до 40 см авторы получили только один детонационный режим - реинициирование детонации при выходе ударной волны из газовой пробки. В [78] экспериментально получено подавление распространения пламени с помощью пробок инертного газа. Установлено, что критическая длина пробки инертного газа, необходимая для успешного подавления пламени, составляет от 0,2 до 0,9 м в зависимости от типа инертного газа. В [79] предложен приближенный метод расчета критической длины инертной пробки, при которой после выхода из нее ударной волны в реагирующей газовой смеси не инициируется детонация. Оценка, проведенная этим методом для стехиометрической ацетилен-кислородной смеси с газовой пробкой азота, показала, что критическая длина пробки составляет около 96 см. В [80] численно исследовано влияние добавок аргона и озона в стехиометрическую водородно-воздушную смесь на параметры детонационной волны и установлено, что можно подобрать концентрации инертных газов так, чтобы средний размер детонационной ячейки в полученной смеси был близок к среднему размеру ячейки в чистой смеси, а скорость волны и температура детонации продуктов были значительно меньше. В [81, 82] рассмотрены комбинированные способы ослабления детонации - инертные газовые пробки с распределенными в них инертными частицами. Показано, что добавка твердых инертных частиц значительно ускоряет процесс ослабления и гашения детонации.

При этом после срыва детонации и взаимодействии ударной волны с газовыми пробками возможна реализация различных режимов воспламенения и детонации. Так, в [83] при взаимодействии ударной волны в горючем газе с эллиптическим цилиндром инертного газа повышенной плотности обнаружены качественно различные режимы инициирования детонации: прямое инициирование сильной волной, воспламенение газа при отражении волны средней интенсивности от границы газов и при фокусировке вторичных скачков уплотнения низкой интенсивности. В [84, 85] численно исследовано взаимодействие ударной волны в инертном газе с горючим газовым пузырем

повышенной плотности. Получены режимы инициирования детонации: прямое инициирование детонации в передней части пузыря при достаточно высоких числах Маха падающей волны и инициирование детонации в задней части пузыря в результате преломления волны и фокусировки вторичных скачков уплотнения при меньших числах Маха. Показано, что режим инициирования детонации существенно зависит как от интенсивности ударной волны, так и от плотности смеси в пузыре.

В настоящее время многие важные аспекты взаимодействия детонационных волн в газовых смесях с инертными компонентами остаются неизученными. В частности, не прояснены вопросы влияния инертных (и реакционноспособных) частиц на воспламенение газовых смесей, не изучена степень влияния физических и геометрических параметров инертной фазы на срыв детонации. Практически неисследованными являются детонационные процессы в двухтопливных силан-водородных смесях. Не определены: концентрационные и геометрические пределы детонации в многофазных средах, содержащих инертные дискретные компоненты; критерии срыва детонации различными инертными компонентами (пористыми фильтрами, частицами и жидкими каплями); оптимальные типы инертных компонент и их конфигурации в пространстве для подавления детонации. Кроме того, рамки применяемых математических моделей для описания детонационных явлений в газовзвесях по большей части ограничивались моделями равновесной, модельной или приведенной кинетики химических превращений в детонационной волне, что не дает полной картины взаимодействия зоны реакции с инертными компонентами. Тем самым, представляется актуальным: • развить математические модели, описывающие процессы воспламенения, горения и детонации в газовзвесях реагирующих газов и инертных/реагирующих компонент на основе детальных кинетических механизмов химических превращений;

• определить влияние инертных/реагирующих частиц на процессы воспламенения газовых смесей;

• определить концентрационные и геометрические пределы детонации в гетерогенных смесях реагирующих газов, используемых в промышленных производствах, и твердых или жидких инертных компонент;

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Тропин Дмитрий Анатольевич, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Yang H.N., Chen J.H., Chiu H.J., Kao T.J., Tsai H.Y., Chen J.R. Leak and explosion from an underground pipeline in Kaohsiung, Taiwan // Loss Prevention Bulletin. — 2017. — Vol. 257. — P. 1-13.

2. Jachimowski C.J., McLain A.G. Chemical Kinetic Mechanism for the Ignition of Silane/Hydrogen Mixtures // NASA Technical Paper. — 1983. — Vol. 2129.

3. Slack M., Grillo A. Investigation of Hydrogen-Air Ignition Sensitized by Nitric Oxide and by Nitrogen Dioxide // NASA Contractor Report. — 1977. — Vol. 2896.

4. Chen J.R., Tsai H.Y., Chen S.K., Pan H.R., Hu S.C., Shen C.C., Kuan C.M., Lee Y.C., Wu C.C. Analysis of a silane explosion in a photovoltaic fabricant plant // Process Safety Progress. — 2006. — Vol. 25. — No. 3. — P. 237-244.

5. Chang Y.Y., Peng D.J., Wu H.C., Tsaur C.C., Shen C.C., Tsai H.Y., Chen J.R. Revisiting of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant // Process Safety Progress. — 2007. — Vol. 26. — No. 2. — P. 155-158.

6. Hartman J.R., Famil-Ghiriha J., Ring M.A., O'Neal H.E. Stoichiometry and possible mechanism of SiH4-O2 explosions // Combustion and Flame. — 1987. — Vol. 68. — No. 1. — P. 43-56.

7. Boczek B., Glinka W., Wolanski P. Ignition of a Combustible Mixture by a Burning Metal Particle // Oxidation Communications. — 1983. — Vol. 5. — No. 12. — P. 157-173.

8. Beyer M., Markus D. Ignition of explosive atmospheres by small hot particles: Comparison of experiments and simulations // Science and Technology of Energetic Materials. — 2012. — Vol. 73. — No. 1. — P. 1-7.

9. Roth D., Sharma P., Haeber T., Schiessl R., Bockhorn H., Maas U. Ignition by mechanical sparks: Ignition of hydrogen/air mixtures by submillimeter-sized hot particles // Combustion Science and Technology. — 2014. — Vol. 186. — No. 1011. — P. 1606-1617.

10. Roth D., Haber T., Bockhorn H. Experimental and numerical study on the ignition of fuel/air mixtures at laser heated silicon nitride particles // Proceedings of the

Combustion Institute. — 2017. — Vol. 36. — No. 1. — P. 1475-1484.

11. Coronel S.A., Melguizo-Gavilanes J., Mevel R., Shepherd J.E. Experimental and numerical study on moving hot particle ignition // Combustion and Flame. — 2018. — Vol. 192. — P. 495-506.

12. Leschevich V., Penyazkov O., Shimchenko S. Low-temperature Ignition of Microparticles at Adiabatic Compression of Fuel/air Mixtures // Proceedings of the 1st Thermal and Fluid Engineering Summer Conference, TFESC, New York City, USA.

13. Sichel M., Baek S.W., Kauffman C.W., Maker B., Nicholls J.A., Wolanski P. The Shock Wave Ignition of Dusts // AIAA. — 1985. — Vol. 23. — No. 9. — P. 1374-1380.

14. Rybak W., Zelkowski J., Remke S. Experimental and Theoretical Studies of Ignition Behavior of Coal Char and Coal Particles Suspensions // Pre-prints 51 of the Seventh International Colloquium on Dust Explosions, Bergen, Norway.

15. Nettleton М.А., Stirling R. The ignition of clouds of particles in shock-heated oxygen // Proceedings of the Royal Society A. — 1967. — Vol. 300. — No. 1460.

— P. 62-77.

16. Бойко В.М., Папырин А.Н., Поплавский С.В. О влиянии летучих на задержки воспламенения газовзвесей угольных пылей в ударных волнах // Физика горения и взрыва. — 1991. — Vol. 27. — No. 2. — P. 101-111.

17. Лещевич В.В., Пенязьков О.Г., Шимченко С.Ю. Воспламенение метановоздушной смеси в присутствии угольной пыли при температурах 8001200 К // Горение и взрыв. — 2016. — Vol. 9. — No. 2. — P. 31-37.

18. Васильев А.А., Пинаев А.В., Трубицын А.А., Грач А.Ю., Троцюк А.В., Фомин П.А., Трилис А.В., Лаврентьева М.А., Ран С.О. Что горит в шахте: метан или угольная пыль? // Физика Горения И Взрыва. — 2017. — Vol. 53. — No. 1.

— P. 11-18.

19. Essenhigh R.H., Misra М.К., Shaw D.W. Ignition of Coal Particles: А Review // Combustion and Flame. — 1989. — Vol. 77. — P. 3-30.

20. Wall T.F., Gururajan V.S. Combustion Kinetics and the Heterogeneous Ignition of Pulverized Coal // Combustion and Flame. — 1986. — Vol. 66. —

P. 151-157.

21. Annamalai К. Critical Regimes of Coal Ignition // Joumal of Engineering Power. — 1979. — Vol. 101. — No. 4. — P. 576-583.

22. Libby Р.А., Blake T.R. Theoretical Study of Burning Carbon Particles // Combustion and Flame. — 1979. — Vol. 36. — P. 139-169.

23. Higuera F.J., Linan А. Heterogeneous Ignition of Coal Dust Clouds // Combusion and Flame. — 1989. — Vol. 75. — P. 325-342.

24. Гостеев Ю.А., Федоров А.В. Воспламенение газовзвеси частиц угля. Точечное приближение // Физика горения и взрыва. — 2001. — Vol. 37. — No. 6. — P. 36-45.

25. Гостеев Ю.А., Федоров А.В. Математическое моделирование подъема и воспламенения частиц угольных отложений // Физика горения и взрыва. — 2003. — Vol. 39. — No. 2. — P. 67-74.

26. Крайнов А.Ю., Моисеева К.М. Моделирование искрового зажигания бидисперсной аэровзвеси угольной пыли // Инженерно-физический журнал. — 2018. — Vol. 91. — No. 5. — P. 1328-1334.

27. Моисеева К.М., Крайнов А.Ю. Численное моделирование искрового зажигания аэровзвеси угольной пыли // Физика горения и взрыва. — 2018. — Vol. 54. — No. 2. — P. 61-70.

28. Моисеева К.М., Крайнов А.Ю. Влияние состава угольной пыли на скорость распространения фронта горения по аэровзвеси с неоднородным распределением частиц // Компьютерные исследования и моделирование. — 2018. — Vol. 10. — No. 2. — P. 221-230.

29. Моисеева К.М., Кантарбаева А. Особенности распространения пламени в угле-пропано-воздушной газовзвеси // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. — 2021. — No. 74. — P. 95-102.

30. Moiseeva K.M., Krainov A.Y., Kantarbaeva A. Numerical determination of the combustion rate of a gas suspension of coal dust in a propane-air mixture // Journal of Physics: Conference Series. — 2021. — Vol. 2057. — P. 012065.

31. Radulescu M.I., Lee J.H.S. The failure mechanism of gaseous detonations:

Experiments in porous wall tubes // Combustion and Flame. — 2002. — Vol. 131. — No. 1-2. — P. 29-46.

32. Mazaheri K., Mahmoudi Y., Sabzpooshani M., Radulescu M.I. Experimental and numerical investigation of propagation mechanism of gaseous detonations in channels with porous walls // Combustion and Flame. — 2015. — Vol. 162. — No. 6. — P. 2638-2659.

33. Bivol G.Y., Golovastov S. V., Golub V. V. Attenuation and recovery of detonation wave after passing through acoustically absorbing section in hydrogen-air mixture at atmospheric pressure // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2016. — Vol. 43. — P. 311-314.

34. Bivol G.Y., Golovastov S. V., Golub V. V. Detonation suppression in hydrogen-air mixtures using porous coatings on the walls // Shock Waves. — 2018. — Vol. 28. — No. 5. — P. 1011-1018.

35. Bivol G.Y., Golovastov S. V. Suppression of hydrogen-air detonation using porous materials in the channels of different cross section // International Journal of Hydrogen Energy. — 2021. — Vol. 46. — No. 24. — P. 13471-13483.

36. Rao Z., Luo Y., Wang B., Xie Q., He W. Mitigation of H2/air gaseous detonation via utilization of PAN-based carbon fibre felt // International Journal of Hydrogen Energy. — 2019. — Vol. 44. — No. 10. — P. 5054-5062.

37. Golovastov S. V., Bivol G.Y., Alexandrova D. Evolution of detonation wave and parameters of its attenuation when passing along a porous coating // Experimental Thermal and Fluid Science. — 2019. — Vol. 100. — No. August 2018. — P. 124134.

38. Xie Q., Wen H., Ren Z., Liu H., Wang B., Wolanski P. Effects of silicone rubber and aerogel blanket-walled tubes on H2/Air gaseous detonation // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2017. — Vol. 49. — P. 753-761.

39. Papalexandris M. V. Attenuation of gaseous detonations by porous media of fine microstructure // Combustion and Flame. — 2021. — Vol. 232. — P. 111518.

40. Левин В.А., Журавская Т.А. Гашение детонационного горения водородно-воздушной смеси в плоском канале // Письма в ЖТФ. — 2023. —

Vol. 49. — No. 18. — P. 42-46.

41. Levin V.A., Markov V. V., Zhuravskaya T.A., Osinkin S.F. Influence of obstacles on detonation wave propagation // Deflagrative and detonative combustion. — Moscow: Torus Press, 2010. — P. 221-228.

42. Левин В.А., Журавская Т.А. Детонационное горение газовой смеси в плоском канале с множественными барьерами // Горение и плазмохимия. — 2022. — Vol. 20. — P. 93-101.

43. Левин В.А., Журавская Т.А. Управление детонационным горением посредством предварительной подготовки газовой смеси // Письма в ЖТФ. — 2020. — Vol. 46. — No. 4. — P. 40-44.

44. Журавская Т.А., Левин В.А. Управление детонационной волной в канале с препятствиями посредством предварительной подготовки газовой смеси // Известия Российской Академии Наук. Механика жидкости и газа. — 2020. — No. 4. — P. 59-68.

45. Борисов А.А., Гельфанд Б.Е., Губин С.А., Когарко С.М. Влияние твердых инертных частиц на детонацию горючей газовой смеси // Физика горения и взрыва. — 1975. — Vol. 11. — No. 6. — P. 909-914.

46. Dong G., Fan B., Xie B., Ye J. Experimental investigation and numerical validation of explosion suppression by inert particles in large-scale duct // Proceedings of the Combustion Institute. — 2005. — Vol. 30 II. — No. 2. — P. 2361-2368.

47. Liu Y., Liu X., Li X. Numerical investigation of hydrogen detonation suppression with inert particle in pipelines // International Journal of Hydrogen Energy. — 2016. — Vol. 41. — No. 46. — P. 21548-21563.

48. Ju Y., Law C.K. Propagation and quenching of detonation waves in particle laden mixtures // Combustion and Flame. — 2002. — Vol. 129. — No. 4. — P. 356-364.

49. Pinaev A. V., Vasil'ev A.A., Pinaev P.A. Suppression of gas detonation by a dust cloud at reduced mixture pressures // Shock Waves. — 2015. — Vol. 25. — No. 3. — P. 267-275.

50. Gottiparthy K.C., Menon S. A Study of Interaction of Clouds of Inert

Particles with Detonation in Gases // Combustion Science and Technology. — 2012.

— Vol. 184. — No. 3. — P. 406-433.

51. Papalexandris M. V. Numerical simulation of detonations in mixtures of gases and solid particles // Journal of Fluid Mechanics. — 2004. — Vol. 507. — P. 95142.

52. Shafiee H., Djavareshkian M.H. CFD Simulation of Particles Effects on Characteristics of Detonation // International Journal of Computer Theory and Engineering. — 2014. — Vol. 6. — No. 6. — P. 466-471.

53. Wolinski M., Wolanski P. Gaseus Detonation Processes in Presense of Inert Particles. Vol. 7. — 1987.

54. Wolanski P., Liu J.C., Kauffman C.W., Nicholls J.A., Sichel M. The Effect of Inert Particles in Methane-Air Detonation // Archivum Combastions. — 1988. — Vol. 8. — No. 1. — P. 15-32.

55. Фомин П.А., Чен Д.Р. Влияние химически инертных частиц на параметры и подавление детонации в газах // Физика горения и взрыва. — 2009.

— Vol. 45. — No. 3. — P. 77-88.

56. Liu Q., Hu Y., Bai C., Chen M. Methane/coal dust/air explosions and their suppression by solid particle suppressing agents in a large-scale experimental tube // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2013. — Vol. 26. — No. 2.

— P. 310-316.

57. Chen Z., Fan B., Jiang X. Suppression effects of powder suppressants on the explosions of oxyhydrogen gas // Journal of Loss Prevention in the Process Industries.

— 2006. — Vol. 19. — No. 6. — P. 648-655.

58. Васильев А.А., Пинаев А.В., Троцюк А.В., Фомин П.А., Трубицын А.А., Трубицына Д.А. Полное подавление детонации и горения метановых смесей пылевой завесой // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2015. — Vol. 4. — P. 12-21.

59. Efremov V.P., Obruchkova L.R., Kiverin A.D. Influence of particle on gas detonation by shock // Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences. — 2019. — No. 87. — P. 67-82.

60. Ivanov M.F., Kiverin A.D., Liberman M.A. Ignition of deflagration and detonation ahead of the flame due to radiative preheating of suspended micro particles // Combustion and Flame. — 2015. — Vol. 162. — No. 10. — P. 3612-3621.

61. Mawhinney J.R., Darwin R. Protecting Against Vapor Explosions With Water Mist // Halon Options Technical Working Conference. — 2000. — P. 215-226.

62. Киверин А.Д., Яковенко И.С. О роли локальных эффектов в развитии горения // Физика горения и взрыва. — 2022. — Vol. 58. — No. 3. — P. 32-39.

63. Brenton J.R., Thomas G.O., Al-Hassan T. Small-scale studies of water spray dynamics during explosion mitigation tests // Institution of Chemical Engineers Symposium Series. — 1994. — No. 134. — P. 393-403.

64. Ren J., Zhang P., Zhou Y., Bi M. The suppression effect of ultra-fine water mist on methane / air explosion in the closed vessel // Proceedings of 25th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems. Leeds, UK. — 2015. — P. 1-4.

65. Jarsale G., Virot F., Chinnayya A. Ethylene-air detonation in water spray // Shock Waves. — 2016. — Vol. 26. — No. 5. — P. 561-572.

66. Thomas G.O. On the conditions required for explosion mitigation by water sprays // Process Safety and Environmental Protection. — 2000. — Vol. 78. — No. 5. — P. 339-354.

67. Фролов С.М., Гельфанд Б.Е. К вопросу о подавлении детонации завесами и пенами // Физика горения и взрыва. — 1991. — Vol. 27. — No. 6. — P. 116-124.

68. Николаев Ю.А., Фомин П.А. Модель стационарной гетерогенной детонации в газокапельной среде // Физика горения и взрыва. — 1984. — Vol. 7. — No. 4. — P. 97-105.

69. Беликов В.В., Беликова Г.В., Головизнин В.М., Семенов В.Н., Стародубцева Л.П., Л. Ф.А. Подавление детонации в водородовоздушных смесях // Теплофизика высоких температур. — 1995. — Vol. 33. — No. 3. — P. 452457.

70. Abramzon B., Sirignano W.A. Droplet vaporization model for spray

combustion calculations // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 1989.

— Vol. 32. — No. 9. — P. 1605-1618.

71. Watanabe H., Matsuo A., Chinnayya A., Matsuoka K., Kawasaki A., Kasahara J. Numerical Investigation on Characteristic Lengths for Gaseous Detonation with Dilute Water Spray // AIAA Propulsion Energy Forum. — 2019.

72. Watanabe H., Matsuo A., Chinnayya A., Matsuoka K., Kawasaki A., Kasahara J. Numerical analysis on behavior of dilute water droplets in detonation // Proceedings of the Combustion Institute. — 2021. — Vol. 38. — No. 3. — P. 3709-3716.

73. Watanabe H., Matsuo A., Chinnayya A., Matsuoka K., Kawasaki A., Kasahara J. Numerical analysis of the mean structure of gaseous detonation with dilute water spray // Journal of Fluid Mechanics. — 2020. — Vol. 887.

74. Xu Y., Zhang H. Interactions between a propagating detonation wave and circular water cloud in hydrogen/air mixture // Combustion and Flame. — 2022. — Vol. 245. — P. 1-35.

75. Xu Y., Zhang H. Pulsating propagation and extinction of hydrogen detonations in ultrafine water sprays // Combustion and Flame. — 2022. — Vol. 241.

— P. 112086.

76. Xu Y., Zhao M., Zhang H. Extinction of incident hydrogen/air detonation in fine water sprays // Physics of Fluids. — 2021. — Vol. 33. — No. 11.

77. Teodorczyk A., Benoan F. Interaction of detonation with inert gas zone // Shock Waves. — 1996. — Vol. 6. — No. 4. — P. 211-223.

78. Yang H.N., Lin Y.J., Liu C.H., Chin M.G., Wang C.C., Tsai H.Y., Chen J.R. Suppression of flame propagation in a long duct by inertia isolation with inert gases // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2019. — Vol. 59. — No. March. — P. 23-34.

79. Гавриленко Т.П., Краснов А.Н., Николаев Ю.А. Передача детонации газа через инертную газовую «пробку» // Физика горения и взрыва. — 1982. — Vol. 18. — No. 2. — P. 127-131.

80. Левин В.А., Журавская Т.А. Управление детонационным горением

водородно-воздушной смеси посредством внесения аргона и озона // Доклады Российской Академии Наук. Физика, Технические Науки. — 2021. — Vol. 501.

— No. 1. — P. 48-53.

81. Tahsini A.M. Detonation wave attenuation in dust-free and dusty air // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2016. — Vol. 39. — P. 24-29.

82. Tahsini A.M. Suppression of the Detonation Wave with the Aid of a Multi-Component Particle Cloud // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. — 2020. — Vol. 61. — No. 1. — P. 54-60.

83. Георгиевский П.Ю., Сутырин О.Г. Детонация горючей газовой смеси при взаимодействии ударной волны с эллипсоидальным пузырем инертного газа // Доклады Российской Академии Наук. Физика, Технические Науки. — 2023. — Vol. 510. — No. 1. — P. 51-58.

84. Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г. Инициирование детонации при взаимодействии ударной волны с горючим газовым пузырем различной плотности // Физика горения и взрыва. — 2022. — Vol. 58. — No. 5.

— P. 72-78.

85. Георгиевский П.Ю., Сутырин О.Г. Инициирование детонации при взаимодействии ударной волны с горючим газовым пузырем // Доклады Российской Академии Наук. Физика, Технические Науки. — 2022. — Vol. 503.

— No. 1. — P. 35-41.

86. Федоров А.В., Тропин Д.А., Фомин П.А., Чен Д.Р. Математическое моделирование детонации в гомогенных и гетерогенных смесях. — Новосибирск: Параллель, 2017. — 295 p.

87. Tropin D., Vyshegorodcev K. Numerical simulation of interaction of cellular detonation wave with systems of inert porous filters // International Journal of Hydrogen Energy. — 2023. — Vol. 48. — No. 48. — P. 18454-18485.

88. Tropin D. Numerical Simulation of Plane and Cellular Detonation Wave Suppression in Hydrogen-Air Mixture by Inert Porous Filters // Combustion Science and Technology. — 2023. — Vol. 195. — No. 7. — P. 1389-1410.

89. Tropin D.A., Vyshegorodcev K.A. Mathematical Modeling of Cellular

Detonation Wave Suppression By System of Inert Porous Bodies // Combustion and Explosion. — 2023. — Vol. 16. — No. 1. — P. 55-62.

90. Tropin D. Numerical modeling of suppression of detonation waves in hydrogen-air mixture by system of inert particles clouds // International Journal of Hydrogen Energy. — 2022. — Vol. 47. — No. 66. — P. 28699-28709.

91. Tropin D.A., Vyshegorodcev K.A. Simulation of Homogeneous Hydrogen-Air Detonation Interaction With Porous Filter // Combustion and Explosion. — 2022.

— Vol. 15. — No. 3. — P. 28-34.

92. Тропин Д.А., Лаврук С.А. Физико-математическое моделирование ослабления гомогенных и гетерогенных детонационных волн облаками капель воды // Физика горения и взрыва. — 2022. — Vol. 58. — No. 3. — P. 80-90.

93. Tropin D., Bedarev I. Physical and mathematical modeling of interaction of detonation waves with inert gas plugs // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2021. — Vol. 72. — P. 104595.

94. Tropin D.A., Bedarev I.A. Problems of Detonation Wave Suppression in Hydrogen-Air Mixtures by Clouds of Inert Particles in One- and Two-dimensional Formulation // Combustion Science and Technology. — 2021. — Vol. 193. — No. 2. — P. 197-210.

95. Tropin D.A., Bochenkov E.S. Influence of inert particles on the ignition processes of hydrogen-silan-air mixtures // International Journal of Hydrogen Energy.

— 2020. — Vol. 45. — No. 35. — P. 17953-17960.

96. Tropin D., Fedorov A. Physical and mathematical modeling of interaction of detonation waves in mixtures of hydrogen, methane, silane, and oxidizer with clouds of inert micro-and nanoparticles // Combustion Science and Technology. — 2019. — Vol. 191. — No. 2. — P. 275-283.

97. Федоров А.В., Тропин Д.А., Панов А.В. Численное и аналитическое моделирование одной задачи газовзвеси // Инженерно-физический журнал. — 2019. — Vol. 92. — No. 2. — P. 430-440.

98. Тропин Д.А., Федоров А.В. Влияние инертных микро- и наночастиц на параметры детонационных волн в силановодородовоздушных смесях // Физика

горения и взрыва. — 2019. — Vol. 55. — No. 2. — P. 119-126.

99. Fedorov A. V., Tropin D.A., Fomin P.A. Mathematical modeling of the detonation wave structure in the silane-air mixture // Combustion Science and Technology. — 2018. — Vol. 190. — No. 6. — P. 1041-1059.

100. Тропин Д.А., Федоров А.В., Боченков Е.С. Время задержки воспламенения смесей водород/силан/воздух при низких температурах // Физика горения и взрыва. — 2018. — Vol. 54. — No. 4. — P. 30-37.

101. Тропин Д.А., Федоров А.В. Ослабление и подавление детонационных волн в реагирующих газовых смесях облаками инертных микро- и наночастиц // Физика горения и взрыва. — 2018. — Vol. 54. — No. 2. — P. 82-88.

102. Тропин Д.А., Федоров А.В. Физико-математическое моделирование воспламенения гетерогенной смеси метан/водород/микрочастицы угля // Физика горения и взрыва. — 2018. — Vol. 54. — No. 6. — P. 41-49.

103. Tropin D.A., Fedorov A. V. Physical and mathematical modeling of ignition, combustion and detonation of silane-hydrogen-air mixtures // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2017. — Vol. 49. — P. 762-768.

104. Тропин Д.А., Федоров А.В. Воспламенение двухтопливной смеси водород/силан в воздухе // Физика горения и взрыва. — 2017. — Vol. 53. — No. 1. — P. 3-10.

105. Федоров А.В., Тропин Д.А., Пенязьков О.Г., Лещевич В.В., Шимченко С.Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование химических превращений смеси метан-водород-частицы угля в установке быстрого сжатия // Инженерно-физический журнал. — 2017. — Vol. 90. — No. 4. — P. 824-831.

106. Фомин П.А., Федоров А.В., Тропин Д.А., Чен Д.-Р. Оценка и контроль детонационной опасности силаносодержащих смесей // Инженерно-физический журнал. — 2017. — Vol. 90. — No. 2. — P. 495-509.

107. Тропин Д.А., Федоров А.В. Расчет пределов воспламенения смесей силан - кислород и силан - воздух // Физика горения и взрыва. — 2016. — Vol. 52. — No. 1. — P. 46-51.

108. Тропин Д.А., Федоров А.В. Физико-математическое моделирование

воспламенения и горения силана в проходящих и отраженных ударных волнах // Физика горения и взрыва. — 2015. — Vol. 51. — No. 4. — P. 37-45.

109. Tropin D.A., Fedorov A. V. Mathematical modeling of detonation wave suppression by cloud of chemically inert solid particles // Combustion Science and Technology. — 2014. — Vol. 186. — No. 10-11. — P. 1690-1698.

110. Тропин Д.А., Федоров А.В. Физико-математическое моделирование подавления детонации инертными частицами в смесях метан-кислород и метан-водород-кислород // Физика горения и взрыва. — 2014. — Vol. 50. — No. 5. — P. 48-52.

111. Тропин Д.А., Федоров А.В., Пенязьков О.Г., Лещевич В.В. Время задержки воспламенения метановоздушной смеси в присутствии частиц железа // Физика горения и взрыва. — 2014. — Vol. 50. — No. 6. — P. 11-20.

112. Федоров А.В., Шульгин А.В., Тропин Д.А. Расчет физико-химических превращений в смеси метан - железные частицы // Вестник НГУ. Сер. Физика. — 2014. — Vol. 9. — No. 4. — P. 74-79.

113. Федоров А.В., Фомин П.А., Тропин Д.А. Простая кинетика и структура детонационной волны в метановоздушной смеси // Физика горения и взрыва. — 2014. — Vol. 50. — No. 1. — P. 97-106.

114. Федоров А.В., Тропин Д.А. Моделирование прохождения детонационной волны через облако частиц в двухскоростной двухтемпературной постановке // Физика горения и взрыва. — 2013. — Vol. 49. — No. 2. — P. 6170.

115. Тропин Д.А., Фёдоров А.В. Численная схема высокого порядка для моделирования динамики в смеси реагирующих газов и инертных частиц // Вычислительные технологии. — 2013. — Vol. 18. — No. 4. — P. 64-78.

116. Tropin D.A., Vyshegorodcev K.A. Interaction of cellular detonation wave in hydrogen-air mixture with inert porous filter // AIP Conference Proceedings. — 2023. — Vol. 2504. — P. 030060.

117. Тропин Д.А., Вышегородцев К.А. Математическое моделирование подавления ячеистой детонационной волны системой инертных пористых тел //

Неравновесные процессы: плазма, горение, атмосфера: сб. статей. M: ТОРУС-ПРЕСС. — 2022. — P. 151-153.

118. Tropin D.A., Fomin P.A. Explosion and detonation characteristics of silane-and propylene-based mixtures // AIP Conference Proceedings. — 2020. — Vol. 2288. — P. 030050.

119. Tropin D.A., Bochenkov E.S. Modeling the interaction of detonation waves in hydrogen-air mixtures with a series of clouds of inert particles // AIP Conference Proceedings. — 2020. — Vol. 2288. — P. 030049.

120. Tropin D.A., Fedorov A. V. Interaction of detonation waves in composite silane-hydrogen mixtures with clouds of inert micro-and nanoparticles // Advances in pulsed and continuous detonations : collected papers. M: ТОРУС ПРЕСС. — 2019. — P. 127-134.

121. Tropin D.A., Bochenkov E.S. Shock wave and detonation flow regimes in gas suspension of reacting gases and inert particles // Journal of Physics: Conference Series. — 2019. — Vol. 1404. — P. 012071.

122. Tropin D.A. Simulation of the Interaction of Detonation Waves in Hydrogen-air Mixtures with Inert Filters and Clouds of Particles // AIP Conference Proceedings. — 2019. — Vol. 2125. — P. 030084.

123. Tropin D.A. Physical and mathematical modeling of nanoparticles formation during silane ignition and combustion // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 2027. — P. 040019.

124. Tropin D.A., Bochenkov E.S. Influence of inert particles on the ignition delay times of hydrogen/silane/air mixtures // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 2027. — P. 040034.

125. Fomin P.A., Tropin D.A. Explosion and detonation characteristics of silane-and propylene-based mixtures // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 2027.

126. Fedorov A. V., Tropin D.A., Fomin P.A. Comparison of detailed and reduced kinetics mechanisms of silane oxidation in the basis of detonation wave structure problem // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 1939. — P. 020010.

127. Tropin D.A., Fedorov A. V. Numerical modeling of detonation suppression in the reacting gas mixtures by clouds of inert nanoparticles // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 1939. — P. 020015.

128. Tropin D.A., Bochenkov E.S., Fedorov A. V. The ignition delay times of hydrogen/silan/air mixtures at low temperatures // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 1939. — P. 020017.

129. Tropin D.A. Influence of inert particles on detonation wave parameters in silane/hydrogen/air mixtures // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 2027.

— P. 040061.

130. Fedorov A. V., Tropin D.A. Influence of coal particles on ignition delay times of methane-air mixture // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 1939.

131. Bedarev I.A., Tropin D.A. Mathematical modeling of the suppression of cellular detonation waves in a hydrogen-air mixture by inert particle clouds // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 2027. — P. 030135.

132. Fedorov A. V., Tropin D.A. Mathematical description of ignition, combustion and propagation of detonation in reacting gas mixtures in the presence of micro- and nanoparticles // Journal of Physics: Conference Series. — 2017. — Vol. 894.

— P. 012099.

133. Fedorov A., Tropin D. Physical and mathematical modeling of ignition of methane-air mixture in the presence of coal microparticles // MATEC Web of Conferences. — 2017. — Vol. 115. — P. 03004.

134. Tropin D.A., Fedorov A. V., Fomin P.A. Physical and mathematical modeling of one-dimensional and two-dimensional structures of detonation waves in a silane-air mixture // AIP Conference Proceedings. — 2017. — Vol. 1893. — P. 030142.

135. Tropin D.A., Fedorov A. V. Ignition of hydrogen-air mixture diluted by silane // AIP Conference Proceedings. — 2016. — Vol. 1770. — P. 030090.

136. Tropin D.A., Fedorov A. V Interaction of detonation waves with clouds of inert nanoparticles // Nonequilibrium processes in physics and chemistry/ Ed. by A.M. Starik, S.M. Frolov. Vol. 2. Combustion and detonation. Moscow: TORUS PRESS. — 2016. — P. 333-340.

137. Tropin D.A., Fedorov A. V Ignition of dual-fuel mixture of hydrogen-silane in oxidizer // Nonequilibrium processes in physics and chemistry/ Ed. by A.M. Starik, S.M. Frolov. Vol. 2. Combustion and detonation. Moscow: TORUS PRESS. — 2016.

— P. 164-171.

138. Тропин Д.А., Федоров А.В. Времена задержки образования углерода при воспламенении метано-кислородной смеси // Динамика многофазных сред: труды XIV Всероссийского семинара, приуроченного к 75-летию академика РАН Фомина В.М. (Новосибирск, 2 - 5 ноября 2015 г.) / под ред. В.М. Фомина, А.В. Федорова. — 2015. — P. 272-273.

139. Шульгин А.В., Тропин Д.А., Федоров А.В. Физико-математическое моделирование химических превращений в метано-воздушной смеси в присутствии железных частиц // Динамика многофазных сред: труды XIV Всероссийского семинара, приуроченного к 75-летию академика РАН Фомина

B.М. (Новосибирск, 2 - 5 ноября 2015 г.) / под ред. В.М. Фомина, А.В. Федорова.

— 2015. — P. 117-119.

140. Тропин Д.А., Федоров А.В. Пределы воспламенения силано-воздушных смесей // Динамика многофазных сред: труды XIV Всероссийского семинара, приуроченного к 75-летию академика РАН Фомина В.М. (Новосибирск, 2 - 5 ноября 2015 г.) / под ред. В.М. Фомина, А.В. Федорова. — 2015. — P. 92-94.

141. Тропин Д.А., Федоров А.В. Физико - математическое моделирование воспламенения и горения силана в проходящих и отраженных ударных волнах // Забабахинские научные чтения =Zababakhin scientific talks: XII Междунар. конф. (ЗНЧ-2014) (Снежинск, 02-06 июн., 2014 г.) : труды. — 2014. — P. 1-11.

142. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. — Москва: Наука, 1978. — 336 p.

143. Бойко В.М., Киселев В.П., Киселев С.П., Папырин А.Н., Поплавский

C.В., Фомин В.М. О взаимодействии ударной волны с облаком частиц // Физика горения и взрыва. — 1996. — Vol. 32. — No. 2. — P. 86-99.

144. Сандарам Д., Янг В., Зарко В.Е. Горение наночастиц алюминия (обзор) // Физика горения и взрыва. — 2015. — Vol. 51. — No. 2. — P. 37-63.

145. Filippov A. V., Rosner D.E. Energy transfer between an aerosol particle and gas at high temperature ratios in the Knudsen transition regime // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2000. — Vol. 43. — No. 1. — P. 127-138.

146. Хмель Т.А., Федоров А.В. Моделирование плоских волн детонации в газовзвеси наноразмерных частиц алюминия // Физика горения и взрыва. — 2018. — Vol. 54. — No. 2. — P. 71-81.

147. Федоров А.В. Воспламенение газовзвесей в режиме взаимодействующих континуумов // Физика горения и взрыва. — 1998. — Vol. 34. — No. 4. — P. 57-64.

148. Мартенс Л.К. Техническая энциклопедия: том 4. — Москва: Книга по Требованию, 2011. — 483 p.

149. Федоров А.В., Фомин В.М., Гостеев Ю.А. Динамика и воспламенение газовзвесей. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. — 344 p.

150. Кнунянц И.Л. Краткая химическая энциклопедия: том 5. — Москва: Книга по Требованию, 2013. — 596 p.

151. Kazakov Y. V., Fedorov A. V., Fomin V.M. Mathematical Modeling of Ignition in Dusty Gases // Archivum Combustionis. — 1987. — Vol. 7. — No. 1-2. — P. 7-17.

152. Федоров А.В., Хмель Т.А. Математическое моделирование детонационных процессов в газовзвеси частиц угля // Физика горения и взрыва. — 2002. — Vol. 38. — No. 6. — P. 103-112.

153. Fedorov A. V., Fedorova N.N., Vankova O.S., Tropin D.A. Verification of kinetic schemes of hydrogen ignition and combustion in air // AIP Conference Proceedings. — 2018. — Vol. 1939. — P. 020019.

154. Бедарев И.А., Федоров А.В. Сравнительный анализ трех математических моделей воспламенения водорода // Физика горения и взрыва. — 2006. — Vol. 42. — No. 1. — P. 26-33.

155. Бедарев И.А., Рылова К.В., Федоров А.В. Применение детальных и приведенных кинетических схем для описания детонации водородо-воздушных смесей с разбавителем // Физика горения и взрыва. — 2015. — Vol. 51. —

No. 5. — P. 22-33.

156. Tien J.H., Stalker R.J. Release of chemical energy by combustion in a supersonic mixing layer of hydrogen and air // Combustion and Flame. — 2002. — Vol. 131. — No. 3. — P. 329-348.

157. Федоров А.В., Тропин Д.А., Бедарев И.А. Математическое моделирование подавления детонации водородкислородной смеси инертными частицами // Физика горения и взрыва. — 2010. — Vol. 46. — No. 3. — P. 103-115.

158. Федоров А.В., Тропин Д.А. Определение критического размера облака частиц, необходимого для подавления газовой детонации // Физика горения и взрыва. — 2011. — Vol. 47. — No. 4. — P. 100-108.

159. Вестбрук Ч., Уртьев П. Применение химической кинетики для определения критических параметров газовой детонации // Физика горения и взрыва. — 1983. — Vol. 19. — No. 6. — P. 65-76.

160. Warnatz J. The structure of laminar alkane-, alkene- and acetylene flames // Proceedings of Combustion Institute. — 1981. — Vol. 18. — No. 1. — P. 369384.

161. Law C.K. Combustion Physics. — Cambridge University Press, 2006. —

742 p.

162. Westbrook C.K., Creighton J., Dryer F.L. A numerical model of chemical kinetics of combustion in turbulent flow reactor // Journal of Physical Chemistry. — 1977. — Vol. 81. — No. 25. — P. 2542-2554.

163. Westbrook C.K., Dryer F.L. Comprehensive mechanism for methanol oxidation // Combustion Science and Technology. — 1979. — Vol. 20. — No. 3-4. — P. 125-140.

164. Britten J.A., Tong J., Westbrook C.K. A Numerical Study of Silane Combustion // Twenty-Third (International) Symposium on Combustion. — 1990. — P. 195-202.

165. Kondo S., Tokuhashi K., Takahashi A., Kaise M. A numerical study of low temperature silane combustion // Combustion Science and Technology. — 2000. —

Vol. 159. — No. 1-6. — P. 391-406.

166. NIST NIST Chemistry WebBook http://webbook.nist.gov/. — URL: http://webbook.nist.gov/.

167. Щетинков Е.С. Физика горения газов. — Москва: Наука, 1965. — 739 p.

168. Bedarev I.A. Micro-Level Modeling of the Detonation Wave Attenuation by inert particles // Thermal Science. — 2019. — Vol. 23. — No. 2. — P. 439-445.

169. Бедарев И.А., Темербеков В.М., Федоров А.В. Моделирование режимов наклонных детонационных волн, возникающих при инициировании детонации снарядом малого диаметра // Теплофизика и аэромеханика. — 2019. — Vol. 26.

— No. 1. — P. 63-73.

170. Shu C.-W., Osher S. Efficient implementation of essentially non-oscillatory shock-capturing schemes // Journal of Computational Physics. — 1988. — Vol. 77.

— No. 2. — P. 439-471.

171. Бедарев И.А., Федоров А.В., Шульгин А.В. Расчет бегущей волны в гетерогенной среде с двумя давлениями при уравнении состояния газа, зависящем от концентраций фаз // Журнал Вычислительной Математики И Математической Физики. — 2018. — Vol. 58. — No. 5. — P. 806-820.

172. Van Leer B. Flux-vector splitting for the Euler equations // Lecture Notes in Physics. — 1982. — Vol. 170. — P. 507-512.

173. Gentry R.A., Martin R.E., Daly B.J. An Eulerian differencing method for unsteady compressible flow problems // Journal of Computational Physics. — 1966.

— Vol. 1. — No. 1. — P. 87-118.

174. Бедарев И.А., Федоров А.В. Тестирование метода адаптивных сеток на расчетах одномерных детонационных волн // Вычислительные технологии. — 2009. — Vol. 14. — No. 3. — P. 14-24.

175. Федоров А.В., Федорченко И.А. Численное моделирование распространения ударной волны в смеси газа и твердых частиц // Физика горения и взрыва. — 2010. — Vol. 46. — No. 5. — P. 97-107.

176. Guirao C.M., Knystautas R., Lee J., Benedick W., Berman M. Hydrogen-air detonations // Proceedings of Combustion Institute. — 1982. — Vol. 19. — No. 1.

— P. 583-590.

177. Singh S., Powers J.M., Paolucci S. Detonation Solutions from Reactive Navier-Stokes Equations // AIAA. — 1999. — Vols. 99-0966. — P. 1-10.

178. Akbar R. Mach Reflection of Gaseous Detonations / R. Akbar. — 1997. —

126 p.

179. Hidaka Y., Gardiner W.C.J., Eubank C.S. Shock-tube and modeling study of methane pyrolysis and oxidation // Journal of Molecular Science. — 1982. — Vol. 2.

— P. 141-153.

180. Mclain A.G., Jachimowski C.J., Rogers R.C. Ignition of SiH4-H2-O2-N2 Behind Reflected Shock Waves // Nasa Technical Paper. — 1983. — Vol. 2114.

181. Petersen E.L., Crofton M.W. Ignition and Oxydation of Dilute Silane-Oxydizer Mixtures behind Reflected Shock Waves // AIAA Conference Paper. — 2002. — Vols. 2002-3875.

182. Miller T.A., Wooldridge M.S., Bozzelli J.W. Computational modeling of the SiH3 + O2 reaction and silane combustion // Combustion and Flame. — 2004. — Vol. 137. — No. 1-2. — P. 73-92.

183. Babushok V.I., Tsang W., Burgess D.R., Zachariah M.R. Numerical study of low- and high-temperature silane combustion // Symposium (International) on Combustion. — 1998. — Vol. 27. — No. 2. — P. 2431-2439.

184. Shantarovich P.S. Kinetics of Oxydation of Hydrides in the Gaseous Phase. II. Oxidation of Phosphine // Acta Physicochimica URSS. — 1937. — Vol. 6. — P. 65.

185. Linteris G.T., Babushok V.I. Promotion or inhibition of hydrogen-air ignition by iron-containing compounds // Proceedings of the Combustion Institute. — 2009. — Vol. 32 II. — No. 2. — P. 2535-2542.

186. Федоров А.В., Тропин Д.А. Математическая модель воспламенения магния в расширенном диапазоне параметров // Физика горения и взрыва. — 2008. — Vol. 44. — No. 5. — P. 64-71.

187. Saito T. Numerical analysis of dusty-gas flows // Journal of Computational Physics. — 2002. — Vol. 176. — No. 1. — P. 129-144.

188. Bulat P. V., Ilyina T.E., Volkov K.N., Silnikov M. V., Chernyshov M. V. Interaction of a shock wave with an array of particles and effect of particles on the shock wave weakening // Acta Astronautica. — 2017. — Vol. 135. — P. 131-138.

189. Shepherd J.E., Pintgen F., Austin J.M., Eckett C.A. The Structure of the Detonation Front in Gases // AIAA. — 2002. — Vols. 2002-0773.

190. Ульяницкий В.Ю. Исследование галопирующего режима газовой детонации // Физика горения и взрыва. — 1981. — Vol. 17. — No. 1. — P. 118-124.

191. Николаев Ю.А., Васильев А.А., Ульяницкий В.Ю. Газовая детонация и ее применение в технике и технологиях (обзор) // Физика горения и взрыва. — 2003. — Vol. 39. — No. 4. — P. 22-54.

192. Fomin P.A., Chen J.-R. Effect of Chemically Inert Particles on Thermodynamic Characteristics and Detonation of a Combustible Gas // Combustion Science and Technology. — 2009. — Vol. 181. — No. 8. — P. 1038-1064.

193. Казаков Ю.В., Федоров А.В., Фомин В.М. Режимы нормальной детонации в релаксирующих средах // Физика горения и взрыва. — 1989. — Vol. 25. — No. 1. — P. 119-127.

194. Чой Д.-Й., Ма Ф., Янг В. Некоторые численные аспекты моделирования структуры детонационных ячеек // Физика горения и взрыва. — 2008. — Vol. 44. — No. 5. — P. 72-92.

195. Tang-Yuk K.C., Mi X.C., Lee J.H.S., Ng H.D., Deiterding R. Transmission of a detonation wave across an inert layer // Combustion and Flame. — 2022. — Vol. 236. — P. 111769.

196. Ng H.D., Radulescu M.I., Higgins A.J., Nikiforakis N., Lee J.H.S. Numerical investigation of the instability for one-dimensional Chapman-Jouguet detonations with chain-branching kinetics // Combustion Theory and Modelling. — 2005. — Vol. 9. — No. 3. — P. 385-401.

197. Tang-Yuk K.C., Lee J.H.S., Ng H.D., Deiterding R., Mi X. The re-initiation of cellular detonations downstream of an inert layer // Proceedings of the Combustion Institute. — 2023. — Vol. 39. — No. 3. — P. 3127-3135.

198. Poplavski S. V., Minakov A. V., Shebeleva A.A., Boyko V.M. On the interaction of water droplet with a shock wave: Experiment and numerical simulation // International Journal of Multiphase Flow. — 2020. — Vol. 127. — P. 103273.

199. Xu Y., Zhang P., Meng Q., Li S., Zhang H. Transmission of hydrogen detonation across a curtain of dilute inert particles // Combustion and Flame. — 2023. — Vol. 254. — P. 112834.