Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из МИСиС создали математическую модель, описывающую процесс зажигания самовоспламеняющихся топлив. Она учитывает основные физико-химические характеристики такого топлива и их влияние на температурные и концентрационные поля в момент зажигания в нестационарных условиях. Экспериментальные результаты показали, что модель с удовлетворительной точностью предсказывает поведение самовоспламеняющихся топлив.

В самовоспламеняющихся топливных системах горючий материал и окислитель реагируют сами по себе при простом контакте — их не нужно нагревать или поджигать. Такие системы необходимы в космической и авиационной технике, например, для аварийного старта. Ученые разработали несколько моделей, объясняющих, как это работает, но ни одна из них не могла 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. Исследователи также 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. 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.

ТАСС