Учёные Томского политехнического университета совместно с коллегами из МИСиС разработали математическую модель, которая описывает процесс зажигания самовоспламеняющегося топлива. Новая разработка с высокой точностью предсказывает, как поведёт себя топливная смесь в экстремальных условиях, сообщает пресс-служба ТПУ.
Самовоспламеняющиеся топливные системы состоят из горючего и окислителя, которые реагируют друг с другом при простом контакте – для этого не нужен нагрев или внешний источник огня. Такие системы применяют в аэрокосмической отрасли, например в системах аварийного старта. До сих пор ни одна из существующих моделей не могла точно предсказать, при каких условиях начнётся горение.
Учёные ТПУ и МИСиС создали математический аппарат, который учитывает теплообмен, испарение, перемешивание паров и химические реакции – как в жидкости, так и в газе. Свои расчёты исследователи проверили экспериментами с каплями топлива размером от 1 до 3 мм при температуре от 10 до 30°C. Результаты показали: погрешность модели не превышает 15% при разных размерах капель и 10% при изменении температуры.
Как пояснила доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Ольга Высокоморная, разработка позволяет точнее прогнозировать поведение топливных систем в реальных условиях. Учёные также установили важную закономерность: чем крупнее капли, тем быстрее они испаряются, но после определённого порога – около 3 миллиметров – время задержки зажигания перестаёт меняться. В будущем эта технология может лечь в основу проектирования более безопасных и управляемых топливных систем для космических аппаратов.
Фото: ТПУ
