Моделирование процессов фильтрационного горения на поровом масштабе

Ответственные исполнители темы:

  1. Яковлев Игорь Александрович, ст.науч.сотр., канд. физ.-мат. наук (yakovlev-i-a@yandex.ru, тел. +7 (3822) 492-294)

  2. Замбалов Сергей Доржиевич, ст.науч.сотр., канд. физ.-мат. наук (zambalovsd@gmail.com, тел. +7 (3822) 492-294)

В НИИ ОСМ ТНЦ СО РАН проводятся численные исследования термохимических процессов в различных пористых средах в рамках подхода, когда пористая структура (зернистые слои, пены, проницаемые блоки и т.п.) рассматривается в явном виде (pore-scale simulation approach, PSS). Рассматриваются течения многокомпонентных реакционноспособных газовых смесей, теплопроводность пористой матрицы и эффекты межфазной теплопередачи и излучения.

Данный подход позволяет учитывать влияние локальных неоднородностей пористой среды на процесс горения. В частности, для упаковок керамических шаров были получены результаты, показывающие, что в процессе квазистационарного распространения волны фильтрационного горения проявляются локальные нестационарные эффекты, обусловленные нерегулярной укладкой частиц. Было обнаружено, что при низких скоростях фильтрации фронт пламени неустойчив (flames with repetitive extinction and ignition, FREI).

PSS подход принципиально отличается от других подходов в контексте детального рассмотрения локальных эффектов в различных термохимических процессах в пористых средах. Например, наиболее распространенные модели фильтрационного горения, основанные на идее объемного осреднения (volume-average approach) по-своему построению неспособны учитывать локальные неоднородности. Экспериментальные методики ограничены аппаратно, так как чувствительные элементы зачастую соизмеримы с размером пор и, к тому же, влияют на сам процесс. А оптические методы анализа недоступны из-за ограниченной оптической проницаемости пористой среды.

Разработанный подход может применяться для изучения локальных эффектов в различных термохимических процессах в пористых средах на поровом масштабе.