Оценка размера зоны нестационарного динамического уплотнения реагирующей порошковой смеси

09.07.2015

Изучаются условия реализации синтеза на фронте ударного импульса в процессе механохимических превращений ударно-нагруженных химически реагирующих порошковых компактов. Сверхбыстрый массоперенос твердофазных реагирующих компонентов, барьером для которого в стационарных условиях является нарабатываемый продукт синтеза, возможен в процессе нестационарного уплотнения реагирующей среды.
Необходимым условием реализации синтеза на фронте ударного импульса в локальных микрообъемах порошковых смесей считается выполнение критерия запуска нестационарных процессов синтеза, объединяющего условия малости степени химических превращений, достижения требуемой степени механической активации компонентов смеси, выполнения статистического критерия реализации «турбулентного» режима уплотнения (3.1).
На первом этапе исследования проводится оценка размеров мезоскопических элементов структуры — ячеек турбулентности, в которых возможно образование вихревых структур. В этих областях реализуется нестационарный режим ударного синтеза. Выполнение критерия нестационарности в каждом из Ns микрослоев, на которые разбивается модельный объем, проверяется на всех шагах по времени, вплоть до окончания действия ударного импульса. Статистические параметры, входящие в критерий, определяются в переделах фиксированной полосы, состоящей из заданного числа микрослоев n. Размер полосы соответствует серии вычислительных экспериментов и обусловливает возможную величину ячеек турбулентности. В рамках развитого подхода компьютерного моделирования относительный объем ячейки турбулентности может быть представлен относительным числом микрослоев.
Оценка размера зоны нестационарного динамического уплотнения реагирующей порошковой смеси

На рисунке 20 представлена зависимость относительного объема реакционной ячейки ξ, позволяющего реализовать нестационарные процессы, от относительной ширины полосы n/Ns. За размер ячейки турбулентности принимается значение b*n0/Ns, при котором относительный объем реакционной ячейки ξ, соответствующий критерию нестационарности, становится постоянным.
Таким образом, существует мезоскопический объем реакционной ячейки, внутри которого возможна реализация нестационарных процессов твердофазного ударного синтеза. Условием реализации таких процессов может служить предложенный комплексный критерий нестационарности, объединяющий требования уплотнения порошковой смеси в режиме образования вихревых структур с условием ударного запуска химических превращений на начальном этапе действия ударного импульса.