автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Моделирование распространения пламени в открытом газообразном горючем слое

На правах рукописи

ПОЛЕТАЕВ Александр Николаевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ В ОТКРЫТОМ ГАЗООБРАЗНОМ ГОРЮЧЕМ СЛОЕ

Специальность 05.26.03 Пожарная и промышленная безопасность Отрасль "Химическая.и нефтехимическая промышленность"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006 г.

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении «Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны» Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (ФГУ ВНИИПО МЧС России).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Шебеко Ю.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Горшков В.И.

доктор технических наук, профессор Бегишев Й.Р.

Ведущая организация: Институт структурной макрокинетики

и проблем материаловедения РАН

Защита состоится " 2 " ноября 2006 года в " 10 " час. " 00 " мин. на заседании диссертационного Совета ДС 205.003.01 при ФГУ ВНИИПО МЧС России по адресу: 143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, д. 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ ВНИИПО МЧС России. '

Автореферат разослан " 29 " сентября 2006 года.

Ученый секретарь совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В практике обеспечения пожаровзрывобезо-пасности промышленных объектов зачастую имеют место аварийные ситуации, связанные с. распространением пламени пб газовоздушным смесям, представляющим открытый слой. Здесь и далее под открытым горючим слоем понимается, плоский слой горючей газо- или паровоздушной смеси, по одну или обе стороны которого расположена негорючая газовая среда намного большей толщины. Примером такой конфигурации горючей среды является горючий метановоздушный слой в шахтах, образующийся в результате диффузионного смешения поступлений метана (поднимающегося из-за малой плотности к потолку шахты) с воздухом, или горючий во-дородовоздушный слой в помещениях атомных электростанций. Открытый горючий слой образуется также над поверхностью пролива жидкости, нагретой выше температуры воспламенения. Открытый горючий слой может возникать в объеме выполненных из огнепреграждающей сетки огне-преградителей или устройств, предназначенных для выжигания горючих газообразных смесей.

Многообразие упомянутых выше аварийных ситуаций делает актуальной разработку метода моделирования горения открытого газообразного горючего слоя, трудности которой обусловлены отсутствием ясных теоретических представлений о гидродинамике рассматриваемого процесса. До настоящего времени, например, отсутствует единое мнение об условиях существования стационарного искривленного пламени, величине максимальной скорости распространения такого пламени, возникновению застойной зоны за складкой на поверхности пламени и ряду других вопросов. Поэтому в настоящей работе, посвященной исследованию горения открытого газообразного горючего слоя, автор наряду с экспериментальным изучением процесса уделяет значительное внимание теории распространения пламени в открытом горючем слое.

Целью работы является создание метода моделирования распространения ламинарного пламени в открытом горючем слое. Достижение этой цели предусматривает:.

- математическое моделирование рассматриваемого процесса;

- разработку аналитического представления расчетной зависимости скорости пламени в открытом горючем слое от.параметров задачи;

- апробацию разработанного метода моделирования и метода расчета скорости пламени на массиве литературных экспериментальных данных и экспериментальных данных, полученных в диссертации.

Научная новизна работы обусловлена новым, более точным и физически наглядным методом приближенного моделирования распространения ламинарного пламени в открытом горючем слое. Данный метод по-

I

зволил для ряда практически важных случаев получить результаты исследования в аналитической форме. Апробация данного метода продемонстрировала его высокую точность при расчете скорости пламени в открытых горючих слоях различного происхождения.

В процессе разработки и апробации нового метода моделирования получены также следующие новые научные результаты:

- показано, что предложенный метод моделирования является точным при описании движения слабовозмущенного неограниченного плоского пламени и слабовозмущенного расходящегося цилиндрического пламени;

- в гидродинамическом приближении доказано отсутствие стационарного решения задачи о распространении искривленного пламени;

- приведена аналитическая оценка зависимости радиуса кривизны пламени за движущимся точечным источником зажигания от скорости последнего;

- предложена новая физически наглядная интерпретация эффекта гидродинамической неустойчивости неограниченного плоского пламени;

- показано, что условия проявления данной неустойчивости могут не соблюдаться для ограниченного плоского пламени, которое обладает повышенной устойчивостью к длинноволновым возмущениям;

- предложен новый более точный экспериментальный метод "трубы из сетки" для определения нормальной скорости распространения пламени, при помощи которого уточнены значения данного показателя для ряда веществ.

Достоверность полученных результатов основана на апробации разработанной математической модели распространения пламени в открытом горючем слое путем сравнения результатов моделирования с экспериментальными данными.

Практическая ценность работы;

1. Подготовлены предложения по изменению ГОСТ 12.1.044-89 "Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения" в части метода экспериментального определения нормальной скорости горения газо- и паровоздушных смесей.

2. Уточнены значения нормальной скорости горения для ряда газо- и паровоздушных смесей в Государственном Банке Данных о. пожаровзры-воопасности веществ и материалов и средствах их тушения.

3. Подготовлены предложения по изменению ГОСТ Р 12.3.047-98 "Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля." в части справочных данных Приложения Т "Взрыво-защита технологического оборудования методом разгерметизации".

4. Разработан расчетный метод определения скорости распространения пламени в открытом горючем слое, который вошел в состав Руководства ФГУ ВНИИПО МЧС России: "Расчет основных показателей пожа-ровзрывоопасности веществ и материалов. - М.: ВНИИПО, 2002. - 77 с.

5. Результаты диссертационной работы использованы в лекциях учебной программы "Директор" УЦ ФГУ ВНИИПО МЧС России.

На защиту выносятся следующие положения:

- метод моделирования распространения пламени по открытой горючей газообразной смеси и его применения;

- метод расчета скорости пламени в открытой горючей газообразной смеси

и его апробация;

- расчетно-экспериментальньщ метод "трубы из сетки" для определения нормальной скорости распространения пламени.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- школе-семинаре Одесского университета "Горение дисперсных систем", Одесса, 17-21 июня 2001 г.;

- XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение", Балашиха, 30 - 31 октября 2001 г.; •

- Международной конференции "Сопряженные задачи механики, информатики и экологии", Томск, 5 - .10 июля 2002 г.;

- XVII международной научно-практической конференции "Пожары и окружающая среда", Москва, 28 июня 2002 г.;

- XIII симпозиуме по горению и взрыву, Черноголовка,?-11 февраля 2005 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ. Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 136. страницах печатного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Список использованной литературы содержит 104 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы; формулируется предмет и методы исследования; излагаются новые научные результаты, полученные в работе, а также положения, выносимые на защиту; описывается внедрение результатов диссертации; приводится краткое содержание глав диссертации.

, В первой главе «Обзор литературы и задачи исследований» содержится обзор опубликованных работ, посвященных экспериментальному и

теоретическому исследованию движения пламени в открытом горючем газообразном слое.

Обзор экспериментальных работ выявил значительное количество данных, связанных с изучением распространения пламени по открытой горючей смеси, которые молено • использовать для апробации создаваемого метода моделирования. Отметим, что разработку такого метода молено осуществлять на основе численного или эмпирического подхода. Однако в основу настоящей работы был пололсен аналитический подход к решению проблемы, который позволяет представить результат в более удобной и физически наглядной форме.

Обзор теоретических работ привел к выводу об отсутствии объективной модели' распространения пламени по открытой горючей смеси. Среди попыток создания такой модели наибольший интерес вызвала работа Т.Нкапо и Т.Бигик! (1980). В этой работе поле течения горючей смеси перед пламенем моделировалось полем течения от точечного (в плоскости задачи) источника газа той же плотности, движущегося со скоростью пламени. В диссертации данное представление потенциального течения среды (смеси и окружающего ее негорючего газа) получит развитие и будет по-лолсено в основу разработки модели распространения пламени по открытому горючему слою и расчетного метода определения скорости пламени.

На основании' сделанных выводов сформулированы цели диссертации. ,

Вторая глава «Моделирование распространения пламени по горючему газообразному слою» посвящена разработке физико-математической модели распространения пламени по открытому горючему слою и моделированию данного процесса.

Используется известный гидродинамический подход к описанию рассматриваемых объектов: пламя - поверхность газодинамического разрыва, горючая смесь, окружающий ее негорючий газ и продукты сгорания считаются невязкими и несжимаемыми средами, процессами молекуляр-

ной диффузии и теплопроводности пренебрегается. Плотность свежей смеси и плотность инертного газа считаются равными. Движение считается ламинарным и двумерным. Действием силы тяжести пренебрегается.

Основная идея предложенного в диссертации метода моделирования распространения пламени в открытом слое состоит в следующем. Потенциальное течение среды (смеси и окружающего ее негорючего газа) описывается полем течения от точечных (в плоскости задачи) источников газа той лее плотности, непрерывно покрывающих пламя. Источники моделируют воздействие на среду расширяющихся продуктов горения. Плотность продуктов горения ниже плотности смеси. Поэтому отнесенная к единице площади пламени объемная производительность модельных источников j будет меньше скорости реального изменения газового объема в задаче (б - 1)и„:

|-Р(в-1)ц„. . . 0). .

1

где поправка Р <, 1; е - коэффициент расширения продуктов горения; ип -нормальная скорость распространения пламени по смеси.

В лабораторной системе -координат (где смесь до зажигания покоилась) модельное поле скорости потенциального течения среды У](г) имеет вид:

= (2) 2я|г-гг |

Индекс 1 принимает значение 1 или з. Здесь и в дальнейшем индексами ь г и з отмечены величины, относящиеся к смеси, продуктам горения и окружающему инертному газу соответственно; г, гг - радиус-вектор точки пространства в области потенциального течения и на пламени соответственно; интегрирование осуществляется вдоль всей поверхности пламени; |с1г^ -элемент поверхности пламени (в двумерном описании).

Уравнение (2) с учетом соотношения (1), условия существования нормальной скорости распространения пламени по смеси

Уш-Уц«г=ип (3)

и условия ограничения пламени кромкой (в точке соприкосновения пламени с границей инертаой среды), полностью определяют движение плаМени. Здесь nf - единичный вектор нормали к пламени, направленный в смесь; - видимая скорость движения пламени в направлении vif - вектор скорости смеси вблизи поверхности пламени.

Модель (1) - (3) является приближенной, поскольку не рассматривает область вихревого течения продуктов горения. Единственный свободный параметр модели - поправка Р из (1) - выбирается таким образом, чтобы обеспечить наилучшее приближение точного решения задачи модельным решением.

Первоначальная оценка р получена на примере задачи о нестационарном движении бесконечного плоского пламени после слабого искривления синусоидальным возмущением. Показано, что при'0 = pœ, где

Poo = 2s[(e -t-1 - s"1)172 - 1]/(е2 -1), модельное решение совпадает с точным, полученным в известной работе Л.ДЛандау (1944).

Данное совпадение позволяет, используя модель (1) - (3), предложить наглядную интерпретацию эффекту гидродинамической неустойчивости плоского пламени. Рассмотрим ведущую и отстающую точки плоского пламени после его слабого гладкого искривления и их относительное движение вдоль оси, нормальной к первоначально плоскому пламени. Согласно (2) горючая смесь испытывает со стороны пламени влияние, сходное с воздействием ветра. Можно заметить, что компонента скорости ветра в направлении выбранной оси-приводит к увеличению расстояния между частицами смеси, прилегающими к экстремальным точкам, и, следовательно, к увеличению расстояния между данными точками.

Согласно гипотезе о причинах устойчивости ограниченного фронта горения (Я.Б.Зельдович и др., 1980) следует ожидать, что реальное пламя в горючем газо - или паровоздушном слое допускает кратковременную аппроксимацию сегментом поверхности расходящегося цилиндрического

пламени. Поэтому уточнение поправки Р получали на примере задачи о нестационарном движении расходящегося цилиндрического пламени, возмущенного слабым синусоидальным искривлением. Данная задача допускает точное решение, которое .было предварительно получено и затем сопоставлено с модельным. Сопоставление показало, что всегда можно подобрать такое р, при котором модельное решение совпадает с точным. В отличие от случая слабоискривленного бесконечного плоского пламени оптимальное значение поправки Рш(б) зависит не только от е, но и числа гармоник синусоидального искривления ш, укладывающихся на поверхности цилиндрического пламени. В табл.1 приводятся значения р, рассчитанные для некоторых т и значений е, встречающихся на практике.

Таблица 1.

■' I • '.

Значения поправочного коэффициента рт(е).

ш 8 2 3 .4 5 6 7 8 ... ОО

5 0,81 0,74 0,71 0,68 0,67 0,66 0,65 ... 0,59

6 0,80 0,72 0,68 0,65 0,64 0,63 0,62 ... 0,55

7 . 0,79 0,70 0,66 0,63 0,62 0,60 0,59 0,53

8 0,78 0,68 0,64 0,62 0,60 0,58 0,57 0,50

При заданном е' следует ожидать, что оптимальное значение р в задаче о движении пламени в открытом плоском горючем слое принадлежит диапазону (рг, Р®). С относительной точностью ~ 20% величину параметра теперь можно оценить средним значением из данного диапазона Р - Р-.(е). (4)

Дальнейшее уточнение границ области оптимальных значений параметр^ р осуществлялось при моделировании движения пламени в однородном горючем слое, идеализирующем реальный (неоднородный) горючий

слой. Показано, что точному решению такой задачи в рамках модели (1) -(3) отвечает плоское, устойчивое к длинноволновому искривлению пламя.

Этот результат не вполне согласуется с феноменологической теорией Л.Б.Зельдовича (1966) об искривлении фронта горения. Применение данной теории к рассматриваемому случаю дает конечную и притом значительную кривизну пламени. Поскольку модель (1) - (3) является приближенной, представляется целесообразным провести -.дополнительную проверку полученных в диссертации результатов. Для этого решение упомянутой задачи было воспроизведено в точной постановке (на основе описания движения смеси, инертной среды и продуктов горения уравнениями Эйлера и неразрывности и выполнения соответствующих граничных условий) для случая малого коэффициента расширения продуктов горения е «1.

Точное решение двумерной задачи о движении пламени в однородном горючем слое в'рамках модели (1) - (3) имеет аналитическое представление для потенциального поля скорости среды (смеси и окружающего негорючего газа). В системе координат, связанной с пламенем скорость среды имеет вид

у , (Х+1)2 + У2 " , у У ( Х + 1 Х-П

у =_1_1П^-' ■ • у = 1 + - + — агс^--агс1§- , (5)

х 4л (Х-1)2+У2 у 2 2л[ У 6 У ) 4 '

где Ух, X, Уу, У - скорость среды и расстояние по оси х и у соответственно; за единицу скорости и расстояния приняты ип и полувысота пламени соответственно; у = (е - 1)р; пламя занимает отрезок (-1, 1) на оси х. Примечательно, что вблизи кромок пламени (X = ±1, У = 0) касательная к поверхности пламени скорость среды логарифмически расходится.

Это позволило в явном "виде записать условия сохранения потока массы и импульса в трубке тока, охватывающей продукты горения, которые ранее не рассматривались. Требование выполнения этих условий привело к уточнению поправки р, которое практически не изменило ожидаемой средней величины оптимального значения параметра (4), но приблизительно в два раза (до ±10%) сократило диапазон ее возможных значений.

Попутно отметим, что полученное модельное стационарное решение задачи о движении пламени в открытом однородном плоском слое не является единственным. При движении линейного (в плоскости задачи - точечного) источника зажигания вдоль плоскости симметрии слоя со скоростью и, значительно превышающей ип, образуется поверхность пламени, которая также будет относиться к стационарному решению задачи. Данную поверхность разумно аппроксимировать углом со скругленной вершиной. В рамках модели (1) - (3) несложно оценить, что' масштаб скругления Я ~ ехр(-7ш/уип) и чрезвычайно быстро падает с увеличением скорости источника зажигания. . . . .

Моделирование движения пламени по неоднородному горючему слою, наделенному близким к реальному распределением величин ип и £ по высоте (из-за различия концентрации горючего), производилось путем численного решения системы (1) - (3). Обработка большого массива полученных в численных экспериментах данных показала, что с относительной точностью около 10% видимая скорость распространения пламени иг по неоднородному горючему слою определяется двумя экстремальными параметрами горючей смеси. Это - максимальная (для присутствующего в неоднородном слое спектра концентраций горючего) нормальная скорость распространения пламени и^ах и соответствующий ей коэффициент расширения продуктов горения етах. Расчетная зависимость иг от данных параметров имеет вид:

иг = 14^1 + 0,8(егов* - 1)р], (б)

где значение р заимствуется из (4) для е = етах. На практике, как правило, параметры иП1тах и ета)£ отвечают горючей смеси околостехиометрического состава.

К точным результатам второй главы следует отнести строгий вывод об отсутствии стационарного решения задачи о распространении искривленного пламени в гидродинамическом приближении. Этот вывод основывается на известной тенденции образования у искривленного пламени от-

крытой кромки или складки (касания двух кромок) вблизи которых скорость среды, согласно (5) неограниченно возрастает. Указанный рост скорости несовместим с предположением о существовании стационарного решения, поскольку-приводит, в соответствии с уравнением Бернулли к мнимым значениям установившейся (вдали от пламени) скорости продуктов горения на линиях тока, пересекающих фронт горения вблизи его кромки.

Третья глава «Экспериментальное исследование распространения пламени по открытым газообразным горючим смесям» посвящена экспериментальному исследованию распространения пламени по открытым горючим газо- и паровоздушным смесям. Проведены опыты по исследованию распространения пламени в паровоздушном слое над ацетоном и бензином в лабораторных условиях (коробе с длиной 1 м, шириной 0,1 м и высотой бортика 0,03 м), а также в паровоздушном слое над бензином в полигонных условиях на площадке длиной б м и шириной 0,5 м.

Лабораторные исследования распространения ламинарного пламени в паровоздушном слое толщиной до 1,5 см над поверхностью ацетона и бензина дали приблизительно одинаковые значения видимой скорости пламени: 1,44±0,10. м/с. Слабая турбулизация пламени в лабораторных опытах, связанная с увеличением толщины горючего слоя до 2,5 см, приводит к увеличению видимой скорости распространения до 1,80 м/с. Видимая скорость распространения турбулизованного ветром пламени в паровоздушном слое над бензином в крупномасштабном эксперименте составила 1,80±0,30 м/с (скорость-ветра 3,0±0,50 м/с).

Один из интересных теоретических результатов диссертации относится к обоснованию существования и устойчивости ограниченного плоского пламени в открытом однородном горючем слое и оценке видимой скорости его движения, составляющей « 3un. Прямая экспериментальная проверка этого результата неосуществима из-за невозможности создания неограниченного плоского горючего слоя и нарушения его однородности

из-за контакта с инертной средой и диффузионного перемешивания. Тем не менее, в диссертации проведена косвенная проверка этого теоретического результата. Для этого был поставлен эксперимент, в котором моделировалось поле течения среды в близкой по характеру задаче о распространении пламени в открытой однородной горючей смеси цилиндрической формы. С помощью модели (1) - (3) легко показать, что плоское пламя отвечает решению й такой задачи. '

Эксперимент состоял в исследовании волны горения, возбуждаемой внутри полого цилиндра из огнепреграждающей сетки, помещенного в однородную горючую смесь намного большего объема.

Таблица 2.

Экспериментальные значения.скорости.квазиплоского пламени в открытой смеси горючего с воздухом цилиндрической формы.

Наименование горючего Направление движения пламени Видимая скорость пламени*, 10"2 м/с

Ацетон Вниз 108±5

Бензин Вниз Вверх 108±5 110±5

Пропан/бутан Вниз Вверх 115±6 120±6

Бензол Вниз 138±7

* Примечание: радиус кривизны пламен во всех рассмотренных случаях был незначительным и в безразмерных единицах (в единицах радиуса цилиндра из огнепреграждающей сетки) составил = 6±1.

Опыты проводили с химически чистыми ацетоном и бензолом, а также бытовым пропан-бутаном и автомобильным бензином при около-стехиометрической концентрации горючего в воздухе, когда достигается

максимальная нормальная скорость горения. Данная .концентрация выявлялась в серии опытов с последовательным изменением объема заправляемого в испытательную камеру горючего на малую величину. Выбор состава испытанных смесей определялся точным знанием величины коэффициента расширения продуктов горения (е » 8). Стационарная скорость пламени определялась, как среднеарифметический результат по трем опытам с одинаковыми начальными условиями. Опыты подтвер'дйли, что пламя действительно имеет форму, весьма близкую к плоской. Результаты исследований приводятся в табл.2.

В четвертой главе «Метод расчета скорости распространения пламени в открытом горючем слое» произведен расчет скорости распространения пламени в однородной горючей смеси цилиндрической формы, на основании которого предложен новый расчетно-экспериментальный метод определения нормальной скорости распространения пламени.

Дополнительный теоретический анализ показал, что плоское пламя в случае открьлтой смеси цилиндрической формы действительно существует, но неустойчиво. Устойчивым является слабовыпуклое в смесь пламя, радиус кривизны и видимая скорость иг которого определяются выражениями

гг= 4гс(1 + 2/у); иг = и„[1 + у/2 + у2/(16у + 32)], где гс - радиус цилиндра из сетки; у = (б - 1)р. Для смесей околостехиомет-рического состава (е = 8) в этом случае можно получить Т[— бгс, иг — 3,2 ип. (7)

Небольшая кривизна реального пламени совпала с ее расчетной оценкой. Близость формы пламени к плоской подтверждает надежность оценки (7), которую вместе с описанным методом исследования моясно рассматривать, как метод "труфы из сетки" для определения ип. Предложенный метод позволил уточнить нормальную скорость распространения пламени ип>тах по смесям, для которых справочные данные имели значительный разброс (до 50%). Уточненные значения приведены в табл.3. В

пределах точности измерений скорость пламени в методе "трубы из сетки" не зависела от направления движения пламени (вверх или вниз), что позволяет пренебречь поправками к расчету, обусловленными гравитацией.

Таблица 3.

Значения ип>тах, полученные методом "трубы из сетки".

Наименование горючего Ацетон Бензин Пропан/Бутан Бензол

ип,шах, Ю"2 м/с 33±2 33±2 37 ±2 43±2

Так лее, в четвертой главе предлагается методика расчета видимой скорости пламени в неоднородном открытом плоском слое, определяется область применения методики ,и производится апробация методики на основе сравнения расчетных значений показателя с известными экспериментальными данными, а также с результатами экспериментальных исследований, полученными в диссертации.

После уточнения (6) и линейной аппроксимации полученного выражения пришли к инженерной формуле для расчета скорости распространения пламени иг по открытому неоднородному горючему газо- или паровоздушному слою, с толщиной 11] (м) и параметрами етах, ип,тах (м/с): иг = (1,3 + 0,4етах)(иП)тах - г-Ю-Ж). (8)

Результаты апробации (8) приводятся в табл.4. Область применения расчета (8) ограничена условием ламинарного горения

Яе = Ь^/У! £ Яе* « 2000, которому удовлетворяет горючий слой ограниченной толщины (до 1,7-10"2 м). Здесь Ле - число Рейнольдса; VI - кинематическая вязкость смеси. При соблюдении данного условия относительная средняя квадратичная погрешность расчета скорости пламени составляет менее 10% (верхняя часть табл.4). При нарушении данного условия результаты расчета оказываются заниженными (нижняя часть табл.4). Относительная величина этого занижения для горючего слоя толщйной до 2,5-10" м может составить 20±5 %.

16

Таблица 4.

Сопоставление экспериментальных и теоретических данных.

№ Горючее Чц,тах» Ьь , Скорость пламени, м/с Л,

п/п м/с 10"2м и^ЭКС Ч^расч %

1 Пропан 0,37 0,25 200 1,30 1,31 +1

2 Бутан 0,37 0,25 ; • 200 '. • 1,26 1,31 +4

3 Метан 0,34 0,8 700 1,37 1,42 +3

4 Метанол 0,51 0,5 700 1,95 2,11 +8

5 Бутан 0,37 1,14 1100 1,52 1,59 +4

6 Ацетон 0,33 1,5 1500 1,44 1,43 -1

7 Бензин 0,33 1,5 1500 1,44 1,43 -1

8 Пропан • 0,37 1,14-. 1600 1,57. 1,59 +1

9 Бутан 0,37 1,50 1600 1,57 1,61 +2 .

10 Пропан 0,37 1,50 . 1700 1,64 1,61 -2

11 п-Гексан 0,42 1,7 ' 1800 1,85 1,84 -1

12 Бензол 0,43 1,5 1800 1,80 1,88 +4

13 Пропилен 0,51 1,50 1800 1,85 2,24 +21

14 Бутанол 0,45 1,5 1900 1,85 1,97 +6

15 Пропанол 0,45 1,5 1900 2,00 1,97 -2

16 Метан 0,34 1,9 2400 1,89- 1,48 -21

17 ' Метан 0,34 2,0 2400 1,80 1,49 -17

18 Бензин 0,33 2,5 • 3000 1,80 1,45 • -19

19 п-Гептан 0,42 2,7 4000 2,22 1,86 -16

20 Метанол 0,51 2»4 4800 3,00 2,26 -25

В таблице приняты обозначения: и^ю, иг>расч - экспериментальное и расчетное значение скорости пламени соответственно; г\ = 100(иг>раСч -и^эксУи^экс - относительное отклонение расчета; ип>тах - значение нормаль-

ной скорости пламени, равное среднему значению параметра по массиву опубликованных справочных данных, либо взятое из табл.3.

Погрешность расчета для пропилена (строка 13 табл. 4) существенно отличается от остальных значений показателя верхней части табл. 4. Наиболее вероятным объяснением столь значительной погрешности является завышенное значение нормальной скорости распространения пламени. Если из всего спектра известных экспериментальных значений параметра выбрать минимальное ип,шах =- 0,47 м/с, то расчетное значение видимой скорости пламени составит около 2 м/с, а отклонение расчетного значения от экспериментального +7 %, что вполне приемлемо.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен новый физически наглядный метод приближенного моделирования движения пламени по открытому слою горючей газообразной смеси в окружении инертного газа той же плотности (метод "источников"). В основе метода лежит аппроксимация воздействия продуктов горения на движение горючей смеси и инертного газа воздействием потока газа той же плотности из модельных источников на поверхности пламени.

2. Показано, что этот метод позволяет получить точные аналитические решения для двух задач о движении слабовозмущенного неограниченного плоского пламени и слабовозмущенного расходящегося цилиндрического пламени.

3. Данным методом получено приближенное аналитическое решение задачи о движении пламени в открытом однородном горючем слое, которому отвечает плоское пламя, устойчивое к.длинноволновому возмущению поверхности. Показано, что в случае малого коэффициента расширения продуктов горения данное решение является точным.

4. Исследование формы пламени за линейным источником зажигания, движущимся вдоль плоскости симметрии однородного горючего слоя

со скоростью, большей нормальной, демонстрирует резкое уменьшение радиуса кривизны пламени в ведущей точке с увеличением этой скорости.

5. Показано, что в гидродинамическом приближении движение искривленного пламени является нестационарным.

6. Получены новые экспериментальные данные по скорости распространения пламени в паровоздушном слое над поверхностью ряда жидкостей в лабораторных и полигонных условиях.

7. Экспериментальное исследование распространения пламени в открытых газо- и паровоздушных смесях цилиндрической формы, отвечающих околостехиометрической концентрации горючего, продемонстрировало близость формы пламени к'гоюской и позволила'- определить нормальную скорость распространения пламени для ряда исследованных смесей (методом "трубы из сетки").

8. Путем применения метода "источников" к задаче о распространении пламени в открытом плоском горючем газообразном слое получена новая инженерная формула для расчета скорости движения такого пламени и определена область ее использования. Проведена апробация расчетного метода на ' базе полученных в диссертации и известных из научно-технической литературы экспериментальных данных, продемонстрировавшая хорошее согласие данных расчета и эксперимента.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Полетаев Н.Л., Полетаев А.Н. Движение пламени в периодическом поле скорости и скорость распространения турбулентного пламени // По-жаровзрывобезопасность. 2000. Т.9, №6. С. 14 - 17.

2. Полетаев Н.Л., Полетаев А.Н. Метод моделирования медленного горения. //Пожаровзрывобезопасность. 2001. Т.10. №1. С. 9 -11.

3. Полетаев Н.Л., Полетаев А.Н. Моделирование движения ламинар-

ного пламени по открытому слою горючей газообразной смеси // Пожаровзрывобезопасность. 2001. Т.10. №2. С. 14 -18.

4. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Моделирование движения ламинарного пламени в плоском канале // Пожаровзрывобезопасность. 2001. Т.10. №5. С. 19-23. . ...

5. Полетаев А.Н. Неявная форма уравнения движения пламени // "Крупные пожары: предупреждение и тушение": Материалы XVI научно-практической конференции. - Т.1. - ВНИИПО. - М. - 2001. С. 54-55.

6. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Асимптотический метод моделирования движения гомогенного пламени. // "Крупные пожары: предупреждение и тушение": Материалы XVI научно-практической конференции. - Т.1. - ВНИИПО. - М. - 2001. С. 14-15.

7. Полетаев А.Н. Гидродинамическая неустойчивость цилиндрического пламени и моделирование возмущений его поверхности // Пожаровзрывобезопасность. 2002. Т. 11. № 2. С. 7 - 12.

8. Полетаев А.Н. Об отсутствии стационарного решения задачи распространения искривленного пламени в гидродинамическом приближении // Пожаровзрывобезопасность. 2002. Т. 11. № 3. С. 3 - 6.

9. Полетаев А.Н., О стационарном решении задачи распространения искривленного пламени. // "Пожары и окружающая среда": Материалы

I • • __•__

XVII научно-практической конференции. - ВНИИПО. - М. - 2002. С. 456457.

10. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л..К моделированию распространения ламинарного пламени по однородному открытому слою горючей газообразной смеси. // "Сопряженные задачи механики, информатики и экологии": Материалы Международной конференции. - Томск. - 2002, с. 176.

11. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Моделирование распространения гладкого пламени в открытой однородной газообразной горючей смеси. // Пожаровзрывобезопасность, 2004. Т.13. Х°5. С. 49-57.

г

12. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Точные решения задач о стацио-

нарном движении пламени с кромками в гидродинамическом приближении. //Пожаровзрывобезопасность, 2005. Т.Н. №2. С. 16-22

13. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. К объяснению гидродинамической неустойчивости неограниченного плоского пламени. // Материалы XIII симпозиума по горению и взрыву. - Черноголовка: 2005. ,С. 18; •

14. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Об устойчивости плоского пламени в открытом однородном горючем слое // Материалы XIII симпозиума по горению и взрыву. - Черноголовка: 2005. С. 19.

15. Полетаев А.Н. О нестационарности пламени с изломом поверхности. // Материалы XIII симпозиума по горению и взрыву. - Черноголовка: 2005. С. 20.

Подписано в печать 13.09.06 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,63. Уч.-изд. л. 1,43. Т.-70экз. Заказ

Типография ВНИИПО МЧС России 143903, Московская обл., г. Балашиха мкр. ВНИИПО, д. 12

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Общие сведения о процессе распространения пламени в открытом 9 газообразном горючем слое

1.2. Общие сведения о расчетных и экспериментальных методах опре- 14 деления скорости фронта пдамени, распространяющегося по горючему газообразному слою

1.3. Результаты анализа литературных данных, цель, задачи и актуаль- 25 но-сть исследований

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ПО ГОРЮ- 29 ЧЕМУ ГАЗООБРАЗНОМУ СЛОЮ

2.1.0 методе моделирования в данной работе

2.2. Моделирование распространения слабовозмущенного неограни- 36 ченного плоского пламени

2.3. Моделирование распространения слабовозмущенного цилиндри- 42 ческого пламени

2.4. Моделирование распространения пламени по однородному горю- 49 чему газообразному слою в окружении инертной атмосферы

2.5. Моделирование распространения пламени по неоднородному го- 61 рючему газообразному слою

2.6. Другие приложения метода моделирования

2.6.1. Кривизна пламени за движущимся источником зажигания

2.6.2. Отсутствие стационарного решения задачи о распространении 72 искривленного пламени

2.7. Точное решение задачи о стационарном движении пламени с 75 кромками в гидродинамическом приближении

2.8. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ 87 ПЛАМЕНИ ПО ОТКРЫТЫМ ГАЗООБРАЗНЫМ ГОРЮЧИМ СМЕСЯМ

3.1. Исследование распространения пламени по неоднородному горю- 87 чему слою

3.1.1. Методика лабораторного эксперимента и объекты исследования

3.1.2. Результаты лабораторного исследования скорости пламени

3.1.3. Результаты полигонного эксперимента с горением смеси паров 95 бензина с воздухом

3.2. Исследование распространения пламени по открытой однородной 100 горючей смеси, занимающей цилиндрический объем

3.2.1. Методика проведения опытов

3.2.2. Результаты исследования формы пламени и его скорости 105 3.3. Выводы 4. МЕТОД РАСЧЕТА СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ В 109 ОТКРЫТОМ ГОРЮЧЕМ СЛОЕ

4.1. Расчет скорости распространения пламени в однородной горючей 109 смеси цилиндрической формы

4.1.1. Корректировка результатов теоретического исследования формы 109 и скорости пламени ■■,•■■■■■■■■■

4.1.2. Новый расчетно-экспериментальный метод определения нор- 112 мальной скорости распространения пламени (метод "трубы из сетки")

4.2. Расчет скорости распространения пламени в неоднородном плос- 114 ком горючем слое

4.2.1. Построение метода расчета

4.2.2. Сравнение-результатов расчета с данными эксперимента

4.3. Выводы 125 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее десятилетие в России ежегодно происходит около четверти миллиона пожаров в производственных, складских и торговых помещениях, зданиях общественного и административного назначения, жилом секторе и других сооружениях. Ежегодно на пожарах гибнет 17-18 тыс. человек и приблизительно столько же травмируется [1, 2]. Значительную долю от общего числа аварийных ситуаций, приводящих к пожарам, составляют ситуации, связанные с образованием открытых газообразных горючих слоев. Здесь и далее под открытым горючим слоем понимается плоский слой горючей газо- или паровоздушной смеси, по одну или обе стороны которого расположена негорючая газовая среда намного большей толщины. Примерами такого рода объектов являются горючий метановоздутщшй слой в шахтах, образующийся в результате диффузионного смешения поступлений метана (поднимающегося из-за малой плотности к потолку шахты) с воздухом, или горючий водородовоздушный слой в помещениях атомных электростанций. Открытый горючий слой образуется также над поверхностью пролива жидкости, нагретой выше температуры воспламенения. Открытый горючий слой может возникать в объеме выполненных из огнепреграждающей сетки огне-преградителей или устройств, предназначенных для выжигания горючих газообразных смесей.

Проиллюстрировать имеющиеся в данной области проблемы можно на примере рассмотрения аварийного пролива горючей жидкости. В современной нормативной литературе не рассматривается вопрос о времени движения пламени в открытом горючем паровоздушном слое над поверхностью жидкости. Считается, что пламя распространяется мгновенно [3, 4]. Возникшая ситуация закрепляется работами (в том числе современными), посвященными моделированию начальной стадии пожара с проливом горючей жидкости в помещении, й в которых за начало отсчета времени' принимают момент горения жидкости по всей поверхности [5-7]. Вместе с тем, благодаря многочисленным исследованиям (например, [8 - 13]) известно, что скорость распространения пламени по горючему паровоздушному слою над поверхностью жидкости может меняться в пределах от 20-30 см до нескольких метров в секунду. Это должно существенным образом сказываться на обосновании технических характеристик систем подавления пожара в его начальной стадии.

Эффективным направлением решения накопленных проблем в связи с высокой стоимостью проведения экспериментов является моделирование процесса распространения пламени по открытому газообразному горючему слою. Вместе с тем, трудности теоретического плана препятствуют пониманию гидродинамических процессов, сопровождающих движение пламени по открытому горючему слою, и как следствие, осложняют моделирование горения такого слоя.

Задача распространения пламени по открытому слою горючей газовоздушной смеси является в теоретическом плане весьма сложной из-за неустойчивости фронта горения и гидродинамических особенностей течения, возникающих вблизи кромок пламени. На пути численного решения возникают вопросы корректности выбора методик расчета из-за необходимости искусственной стабилизации движения пламени. Вместе с тем, часто встречающаяся на практике ситуация с распространением пламени по открытому горючему слою требует оперативной (расчетной) оценки динамических характеристик волны горения для прогнозирования распространения пожара в условиях рассматриваемой аварийной ситуации и обоснования быстродействия систем пожаротушения. Оптимальное сочетание теоретических и экспериментальных методов исследования в рамках затронутой проблемы позволит достигнуть поставленной практической цели: 'создать метод моделирования распространения ламинарного пламени в открытом горючем слое.

Основная идея предложенного в диссертации метода моделирования распространения пламени в открытом слое состоит в следующем. Потенциальное течение среды (смеси и окружающего ее негорючего газа) описывается полем течения .от точечных (в плоскости задачи) источников газа той же плотности, непрерывно покрывающих пламя. Источники моделируют воздействие на среду расширяющихся продуктов горения. Обратное влияние течения свежей смеси на положение фронта пламени сводится к условию существования нормальной скорости горения.

С помощью предложенного метода моделирования рассматривается распространение пламени по горючим газообразным средам различных конфигураций. В частности, слабоискривленное плоское бесконечное пламя в неограниченной горючей среде, слабоискривленное цилиндрическое пламя в неограниченной горючей среде, пламя в однородном открытом (в окружении инертной атмосферы той же" плотности) горючем'плоском слое, пламя в открытой горючей смеси цилиндрической формы, пламя в открытом горючем слое с неравномерным распределением концентрации.

Результатами моделирования являются распределение скорости газа за пределами области продуктов сгорания, форма поверхности пламени и величина скорости его распространения. Результаты моделирования сопоставляются с результатами известных и собственных экспериментальных исследований.

На защиту выносятся следующие положения:

- метод моделирования распространения пламени по открытой горючей газообразной смеси и его приложения;

- метод расчета скорости пламени.в открытой горючей газообразной смеси и его апробация;

- расчетно-экспериментальный метод "трубы из сетки" для определения нормальной скорости распространения пламени.

Научная новизна работы представлена новым, физически наглядным методом приближенного моделирования распространения ламинарного пламени в открытом горючем слое. Данный метод позволил для ряда практически важных случаев получить, результаты: исследования в аналитической форме. Апробация данного метода продемонстрировала его высокую точность при расчете скорости пламени в открытых горючих слоях различного происхождения.

В процессе разработки и апробации нового метода моделирования получены также следующие HQ.Bi.ie научные результаты:

- показано, что предложенный метод моделирования является точным при описании движения слабовозмущенного неограниченного плоского пламени и слабовозмущенного расходящегося цилиндрического пламени;

- в гидродинамическом приближении строго доказано отсутствие стационарного решения задачи о распространении искривленного пламени;

- приведена аналитическая оценка зависимости радиуса кривизны пламени за движущимся точечным источником зажигания от скорости последнего;

- предложена физически наглядная интерпретация эффекта гидродинамической неустойчивости неограниченного плоского пламени;

- показано, что условия проявления данной неустойчивости могут не соблюдаться для ограниченного плоского пламени, которое обладает повышенной устойчивостью к длинноволновым возмущениям;

- на основе последнего эффекта предложен экспериментальный метод "трубы из сетки" для определения нормальной скорости распространения пламени, при помощи которого уточнены значения данного показателя для ряда веществ.

Практическая ценность работы:

1. Подготовлены предложения по изменению ГОСТ 12.1.044-89 "По-жаровзрывобезопасностъ веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения" в части метода экспериментального определения нормальной скорости горения газо- и паровоздушных смесей.

2. Уточнено значение нормальной скорости горения для ряда газо- и паровоздушных смесей в Государственном Банке Данных о пожаровзрыво-опасности веществ и материалов и средствах их тушения.

3. Подготовлены предложения по изменению ГОСТ Р 12.3.047-98 "Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля." в части справочных данных Приложения Т "Взрывозащита технологического оборудования методом разгерметизации".

4. Разработан расчетный метод определения скорости распространения пламени в открытом горючем слое, который вошел в состав Руководства ФГУ ВНИИПО МЧС России: "Расчет основных показателей пожаровзрыво-опасности веществ и материалов. - М.: ВНИИПО, 2002. - 77 с.

5. Результаты диссертационной работы использованы в лекциях учебной программы "Директор" УЦ ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Соответствующие акты внедрения приводятся в Приложении.

Диссертационная работа включает в себя введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения.

4.3. Выводы.

Предложен новый расчетно-экспериментальный метод определения нормальной скорости распространения пламени (метод "трубы из сетки"). Основой метода стало соотношение (72), связывающее видимую скорость пламени, распространяющегося внутри полого цилиндра из огнепреграж-дающей сетки, помещенного в однородную горючую смесь намного большего объема, с нормальной скоростью горения используемой горючей смеси. Данный метод позволил уточнить нормальную скорость распространения пламени ип,тах по смесям, для которых справочные данные имели значительный разброс (до 50%). Уточненные значения приведены в табл.5. Отметим, что предложенный метод заметно проще стандартного измерения нормальной скорости горения [101]. / '

Получена инженерная формула (78) для расчета скорости распространения пламени д^ по открытому горючему газо- или паровоздушному слою, включая паровоздушный слой над поверхностью испаряющейся горючей жидкости. Область применения расчета .ограничена условием (75), которому удовлетворяет горючий слой ограниченной толщины (до 1,7-10" м). При соблюдении данного условия относительная среднеквадратичная погрешность расчета скорости пламени составляет менее 10%. При нарушении данного условия результаты расчета, оказываются заниженными. Относительная величина такого занижения для горючего слоя толщиной до 2,5-10"2 м может составить 20+5 %. Присутствие ветра со скоростью до 3 м/с также приводит к занижению расчетом реального значения скорости на величину до 30%.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложен новый физически наглядный' метод приближенного моделирования движения гладкого выпуклого относительно продуктов горения пламени по плоскому слою горючей газообразной смеси в окружении инертного газа той же плотности (метод "источников"). В основе метода лежит аппроксимация воздействия продуктов горения на движение горючей смеси и инертного газа воздействием потока газа той же плотности из модельных источников на поверхности пламени.'

2. Показано, что подходящим выбором интенсивности модельных источников этот метод позволяет получить точные аналитические решения для двух задач о движении слабовозмущенного неограниченного плоского пламени и слабовозмущенного расходящегося цилиндрического пламени.

3. Данным методом получено приближенное аналитическое решение задачи о движении пламени в открытом однородном горючем слое, которому отвечает плоское пламя, устойчивое к длинноволновому возмущению поверхности. Показано, что в случае малого коэффициента расширения продуктов горения данное решение является точным.

4. Исследование формы пламени за линейным источником зажигания, движущимся вдоль плоскости симметрии однородного горючего слоя со скоростью, большей нормальной, показало чрезвычайно резкое уменьшение радиуса кривизны пламени в ведущей точке с увеличением этой скорости.

5. Строго показано, что в гидродинамическом приближении движение пламени с кромками является нестационарным.

6. Экспериментально исследована скорость распространения пламени в паровоздушном слое над поверхностью ряда жидкостей в лабораторных и полигонных условиях.

7. Экспериментальное исследование распространения пламени в открытых газо- и паровоздушных смесях цилиндрической формы, отвечающих околостехиометрической концентрации горючего, продемонстрировало близость формы пламени к плоской. и позволила определить нормальную скорость распространения пламени для ряда исследованных смесей (методом "трубы из сетки").

8. Путем применения метода "источников" к задаче о распространении пламени в открытом горючем паровоздушном слое над поверхностью жидкости получена инженерная формула для расчета скорости движения такого пламени и определена область ее использования. Проведена апробация расчетного метода на базе полученных в диссертации и известных из научно-технической литературы экспериментальных данных, продемонстрировавшая хорошее согласие данных расчета и эксперимента.

1. Белов С.Г., Лупанов С .А. Обстановка с пожарами в Российской Федерации в 2001 г. // Пожарная .безопасность. 2002. №2. С. 133 -141.

2. Брушлинский Н.Н. Проблемы моделирования пожаров //В кн.: Моделирование пожаров и взрывов М.: Пожнаука, 2000.

3. ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

4. ГОСТ Р 12.03.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

5. Башкирцев М.П. Исследование температурного режима при горении жидкостей в помещении / Дисс . канд. Тех. Наук. М., 1967.

6. Кошмаров М.Ю. Математическая модель начальной стадии пожара в помещении при воспламенении горючей жидкости.// Пожаровзрывобезопас-ность. 2004. Т. 13. №5. С.70 80.

7. Моделирование пожаров и взрывов // Под ред. Н.Н.Брушлинского. -М.: Пожнаука, 2000. 483 с.

8. J. Burgoyne, A. Roberts The^spread of flame across a liquid surface. Steady-state conditions // Proc. Roy. Sciy. 1968, A. 308, pp.55-68.

9. Akita K. Some problems of flame spreading along a liquid surface // Fourteenth Symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburg, Pennsylvania. 1973. P. 1075.

10. Dryer F.L., Newman J.S. Flame spread over liquid fuel The mechanism of flame pulsation // Paper No. WSCI 76-48, presented at the Combustion Institute, La Joila, California, Oct. 18-19,1976.

11. Glassman I., Hanzel J.G. Some thoughts and experiments on liquid fuel spreading, steady burning and ignitability in quiescent atmospheres // Fire Research Abstracts and Reviews, 1968, v.10. P.217,

12. Mackinven R., Hansel J.G., Glassman I. Influence of laboratory parameters on flame spread across liquid fuel // Combustion Sience and Technology, 1970, Vol. 1, p. 293.

13. Torrance K.E., Mahajan R.L. Fire spread over liquid fuel: liquid phase parameters // Fifteenth Symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburg, Pennsylvania. 1975. P.281.•V:

14. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. М.: Изд-во АН СССР,"1961.

15. Горшков В.И. Критические условия существования диффузионного пламени при охлаждении поверхности.горючей жидкости. В кн.: Пожарная опасность веществ и технологических процессов. - М.: ВНИИПО, 1988, с.75-.80.

16. Попов Б.Г., Горшков В.И., Гурьянова H.H. Скорость горения жидкостей в условиях естественной конвекции // ФГВ, 1986, т.22, №5, с. 50-54.

17. Сухов Г.С., Фишман C.B., Ярин Л.П. Диффузионное горение пленки жидкого топлива // ФГВ, 1988, т.24, №2, с. 44-50.

18. Гостинцев Ю.А., Копылов Н.П., Суханов JI.А.,Солодовник А.Ф., Лазарев В.В., Шацких Ю.В., Мотин М.А. Горение нефти на водной поверхности // ФГВ, 1983, т. 19, №4', с.49.

19. Коржавин A.A., Бунев В.А.^Гордиенко Д.М., Бабкин B.C. Поведение пламен, распространяющихся по пленкам жидкости на металлических подложках//ФГВ. 1998. Т.34.№3. С.15-18.

20. Коржавин A.A., Бунев В.А., Намятов И.Г., Бабкин B.C. Распространение пламени над пленкой жидкого топлива на металлических подложках // ФГВ. 2000. Т.36.№3. С.25-30.

21. Шарыпов О.В., Медведко К.А. К вопросу о структуре пленочного течения при горении // Материалы XIII симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка, 2005, С. 82 , . . .

22. Полетаев Н.Л. К распространению диффузионного фронта пламени по аэровзвеси. // Материалы XI Симпозиума по горению и взрыву. Т.1 Химическая физика процессов горения и взрыва.-Черноголовка , 1996. С. 145146.

23. Корольченко А.Я., Полетаев H.JI. Теория горения аэровзвесей органических веществ // В кн. ВНИИПО 60 лет. М.1997; с. 30-48.

24. Р.И.Нигматулин. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука,1978.

25. Либрович Б.В. Ламинарное горение обогащенного облака топлива // Химическая физика процессов горения и взрыва. Материалы 12 Симпозиума по горению и взрыву. 11-15 сент. 2000 г. Черноголовка, 2000, с.104 106.

26. Николаев В.М., Смирнов Н.В. Пожаротушение в средах, обогащенных кислородом // В кн. ВНИИПО 60 лет. М.1997, с. 427-437.

27. Жевлаков.А.Ф., Мелихов. A.C., Николаев В.М., Третьяков В.А. Тушение полимерных материалов в обогащенных кислородом средах // В кн.: Научно-технический. прогресс в пожарной охране. М.: Стройиздат, 1987, с.283-296.

28. Кустов Ю.А., Рыбанин С.С. О влиянии химической кинетики на скорость горения пластин топлива в турбулентном потоке окислителя // ФГВ, 1970, т.6, №1, с.54-64.

29. Рыбанин С.С. Структура, скорость и пределы распространения" диффузионного пламени по поверхности горючего материала // Докл. АН СССР. 1977. Т. 235,.№4, С. 1.110-1.113. "

30. Рыбанин С.С. К теории распространения пламени по поверхности горючего материала // Докл. АН СССР. 1982. Т. 268, с. 915 918.

31. Мишуев A.B. Газодинамика горения и проблема взрывобезопасно-сти зданий и технологических объектов // Там же. С. 102-103.

32. Мишуев A.B., Казеннов В.В., Комаров A.A. Влияние оборудования в помещениях на газодинамические параметры горения .газовоздушной смеси Ц Там же. С. 104. .

33. Hirano Т., Suzuki Т., Mashiko I., Tanabe N. Gas movement in front of flames propagating1 across methanol •// Combustion Science and Technology, 1980, vol 22, pp. 83-91.

34. Glassman I., Dryer F.L. Flame spreading across liquid fuels // Fire Safety Journal, 1980/81, v.3, pp. 123 138.

35. Hirano Т., Suzuki T. Theoretical simulation of gas movements in front of propagating flame through layered flammable mixtures // Combustion Sience and Technology, 1980, Vol. 23, pp. 215-224.

36. Liebman, I., Perlee, H.E., and Corry, J. Investigation of flame propagation characteristics in layered gas mixtures // Bureau of Mines 1968, Report of Investigation, №'7078; Combustion Science and Technology^ 1970, v. 1, p. 257.

37. H. Phillips. Flame in a buoyant methane layer // Tenth Symposium (International) on Combustion, 1965, pp. 1277-1283.

38. M. Kaptein, С. E. Hermance. Horizontal propagation of laminar flames through vertically diffusing mixtures above a ground plane, Sixteenth Symposium (International) on Combustion, 1977. P. 1295-1306,

39. Hirano, Т., Suzuki, Т., Mashiko, I., Iwai, K.: Flame propagation through mixtures with concentration gradient // Sixteenth Symposium (International) on Combustion, 1977. P. 1307,

40. Feng C.C., Lam S.H., Glassman I. Flame propagation through layered fuel-air mixture // Combustion Sience and Technology, 1975, Vol. 10, p. 57.

41. Zel'dovich, Ya.B., Istratov, A.G., Kidin, N.I., and Librovich, V.B. Flame propagation in tubes: hydrodynamics and stability //■ Combustion Science and Technology, 1980, Vol. 24, pp. 1-13.

42. Зельдович Я.Б. Об одном эффекте, стабилизирующем искривленный фронт ламинарного пламени. // ПМТФ, 1966, № 1, с. 102 104.

43. Ландау Л.Д. К теории медленного горения // ЖЭТФ, 1944, т. 14, № 6, с. 240-244.

44. Michelson D.M., Sivashinsky G.I. Nonlinear analysis of hydrodynamic instability in laminar flames // Acta Astronaut. 1977. V. 4. P. 1207.

45. Bychkov V., Golberg S., Liberman M., Eriksson L.E. Propagation of curved stationary flames in tubes // Phys. Rev. E 1996. V.54. P.3713.

46. Истратов А.Г., Кидин Н.И. Кромка и излом пламени как гидродинамическая особенность // XI Симпозиум по горению и взрыву, т.1. Химическая физика процессов горения и взрыва. 4.1. Черноголовка, 1996, с. 94-95.

47. G. I. Sivashinsky. Nonlinear analysis of hydrodynamics instability in laminar flames // Acta Astronaut. 1977, № 4, p. 1177 ,

48. Markshtein G.H. Experimental and theoretical studies of flame-front stability// J. Aero. Sci. 1951. V. 18. P. 199.

49. Нестационарное распространение пламени // Под ред. Дж.Г.Марк-штейна. М.: Мир, 1968.

50. М. L. Frankel/ An equation of surface dynamics modeling flame fronts as density discontinuities in potential flow // Phys. Fluids A 2,1990, p. 1879.

51. Sivashinsky G.I., Gavin P. On the linear theory of hydrodynamic instability in flames // J.Physique, 1987, vol.48, pp. 193-198.

52. K. A. Kazakov, M. A. Liberman. Nonlinear equation for curved stationary flames // Internet arHiv:physics/0106076., 25 Jun 2001.

53. ШабатБ.В. Введение в комплексный анализ. М.: Наука, 1969, 576 с.

54. Жданов С.К., Трубников Б.А. Нелинейная теория неустойчивости фронта пламени//ЖЭТФ, 1989, т.95, с. 114 -121.

55. Bychkov V. V. Nonlinear equation for a curved stationary flame and the flame velocity// Phys. Fluids. 1998, № 10, p. 2091.

56. Joulin G, On the Zhdanov-Trabnikov equation for premixed flame instability//ЖЭТФ, 1991, T.100, Вып. 2(8). C.428 -432.

57. Минаев C.C., Пирогов E.A., Шарыпов OJB. Скорость распространения пламени при развитии гидродинамической неустойчивости // ФГВ, 1993, №6, с. 19-25.

58. Минаев С.С., Пирогов Е.А., Шарыпов О.В. Нелинейная модель гидродинамической неустойчивости расходящегося пламени // ФГВ, 1996, т.32, №5, с. 8-16.

59. Бабкин B.C., Выхристюк А.Я., Кривулин, В.Н., Кудрявцев Е.А. Конвективная неустойчивость сферических пламен. // Archivum Combustionis, 1984, Vol. 4, №4,с.321 337.

60. Полетаев H.JI., Полетаев А.Н. Движение пламени в периодическом поле скорости и скорость распространения турбулентного пламени. // Пожа-ровзрывобезопасность, 2000, т.9, №6, с.14-17.

61. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. // Математическая теория горения и.взрыва. М.: Наука, 1980. 478 с.

62. Полетаев Н.Л., Полетаев А.Н. Метод моделирования медленного горения // Пожаровзрывобезопасность, 2001, т. 10, с. 9-11.

63. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. К объяснению гидродинамической неустойчивости неограниченного плоского пламени // Материалы XIII Симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка, 2005. С. 18.

64. Истратов А.Г., Либрович В.Б. Об устойчивости распространения сферического пламени. //ПМТФ, 1966, №1, с.67 78.

65. Полетаев А. Н. Гидродинамическая неустойчивость цилиндрического пламени и .моделирование возмущений, его поверхности. 7/ Пожаровзрывобезопасность. 2002. Т. 11. № 2. С. 7-12.

66. Сивашинский Г.И. О влиянии кривизны, гидродинамического поля на устойчивость ламинарного пламени // ПМТФ, 1967, №6, с.14-19.

67. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Моделирование движения ламинарного пламени в плоском канале. // Пожаровзрывобезопасность, 2001, т. 10, №5, с. 19-23.

68. Полетаев Н.Л., Полетаев А.Н. Моделирование движения ламинарного пламени по открытому слою горючей газообразной смеси. // Пожаровзрывобезопасность, 2001, т. 10, №2, с. 14-18.

69. Полетаев А.Н., Полетаев Н.Л. Моделирование распространения гладкого пламени в открытой однородной газообразной горючей смеси // Пожаровзрывобезопасность, 2004, т. 13, №5, с. 49-57.

70. Владимиров B.C. II Уравнения математической физики. М.: Наука, 1971'. • ■ .••'■■■■

71. Petersen Р.Е., Emmons N.W. The stability of laminar flames. // Phys. Fluids, 1956, vol. 4, p. 456-464.

72. Полетаев A.H., Полетаев H.Jl. Точные решения задач о стационарном движении пламени с кромками в гидродинамическом приближении // Пожаровзрывобезопасность, 2005, т.14, №2, с. 16-22

73. Полетаев А.Н. Об отсутствии стационарного решения задачи распространения искривленного пламени в гидродинамическом приближении // Пожаровзрывобезопасность, 2002, т. 11, №3, с.3-6.

74. Седов ЛД Механика сплошной среды. Т.2. М.: Наука, 1973. 584 с.

75. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. Т.1. С.Петербург, Гидрометеоиздат, 192. 695 с.

76. Ландау Л.Д. Собрание трудов. Т.1 М.:Наука, 1969. 512 с.

77. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1973.-228с.'

78. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1973. 832 с.

79. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. • изд.: в .2 книгах; кн.1 /А;Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук и др. М., Химия, 1990. - 496 с.

80. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ, изд.: в 2 книгах; кн.2 /А.Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук и др. М., Химия, 1990. - 384 с.

81. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К.Кикоина. М.: Атомиздат. 1976. - 1008 с.

82. Levy A. An optical study of flammability limits // Proc. Royal Soc. 1965, v. A283, № 1392, pp.134 145.

83. Gibbs G.J., Calcote H. Effect of molecular structure on burning velocity // J. Chem. and Eng. Data, 1959, v. 4, №3, p. 226-237.

84. Gulder O.L. Laminar burning velocities of methanol, ethanol and isooctane-air mixtures // Nineteenth Symposium (International) on Combustion Institute, 1982, pp. 275-281.

85. Simon D.M. Flame Propagation // Industrial and Engineering Chemistry, December 1951, pp. 2718-2721.

86. Agrawal D.D. Experimental determination of burning velocity of methane-air mixtures in a constant volume vessel // Combustion and Flame, 1981, v.42, pp. 243-252. ' ■'""■' '

87. Agnew J.T., Graiff L.B. The pressure dependence of laminar burning velosity by spherical bomb // Combustion and Flame, 1961, v. 5, N5, pp. 209-219.

88. Babkin V.S., Kozachenko L.S. Combust. Exsplos. Shock Waves 2-3, 1966, pp. 77-86.

89. Salvi G. Teoria e applicazioni la combustione // Tamburini Editore Milano, 1968, pp. 83-102.

90. Gunther R., Janisch G. Mebwerte der flammengeschwindigkeit ron gasen und gasgemischen // Chemic. Ing. Techn. v. 43, Jahrg., 1971.

91. Burgoyne j.H. The testing and assessment of materials liable to dust explosion or fire // Chemistry and Industry, 4, Feb 1978.

92. Погорельский A.E. К расчету минимальной энергии зажигания и ее зависимости от констант взрывоопасных смесей // Сб. науч. тр., М., Энергия, Гипрописэлектрошахт, 1967, вып. 5, с. 14-27.

93. Саушиев B.C. Пожарная безопасность хранения химических веществ. М., Стройиздат, 1982. - 128 с,

94. Бабкин B.C., Бухаров В.Н., Мольков В.В. Нормальная скорость пламени пропановоздушых смесей при высоких давлениях и температурах // ФГВ, 1989, №1, С.57 64. ".'''

95. Roberts A.F. J.Imp.Coll.Chem.Eng.Soc. 1955, №12, рр.58-73.

96. Barnett Н.С., Hibbard R.R. Basic considerations in the combustion of hydrocarbon fuels with air // NACA 1300, Lewis Flight Propulsion Laboratory, Cleveland, Ohio, 1951.

97. Gerstein M., Leriiie 0., Wong E.L. Fundamental flame velocities of pure hydrocarbons 11 National Advisory Committee for Aeronautics, Cleveland, Ohio, sept. 28, 1950:-26-p.

98. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов: Руководство. М.: ВНИИПО, 2002. - 7-7 с.

99. Взрывозащита технологического оборудования методом разгерметизации: Рекомендации. М., ВНИИПО, 1986. - 24 с.

100. ГОСТ 12.1.044 89. Пожарная опасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методов их определения.

101. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. -М.: Химия, 1979.-424 с.103: Щелкин К.И., Трошин Я.К. Газодинамика горения. М.: Изд. АН СССР, 1963.

102. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир,1968.

103. Полетаев А.Н. Неявная форма уравнения движения пламени // "Крупные пожары: предупреждение-и тушение": Материалы XVI научно-практической конференции. Т.1. - ВНИИПО. - М. - 2001. С. 54-55.

104. Полетаев А.Н., Полетаев H.JI. Об устойчивости плоского пламени в открытом однородном горючем слое // Материалы XIII симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка: 2005. С. 19.

105. Полетаев А.Н. О нестационарности пламени с изломом поверхности. // Там же. С. 20.1. УТВЕРЖДАЮ1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Полетаева А.Н.

106. Моделирование распространения пламени в открытом газообразномгорючем слое"

107. Председатель комиссии, к.т.н., С.н.с Члены комиссии ■•>•.•.к.т.н., с.н.с. к.т.н.1. Е.Ю. Сушкина

108. А.Н. Бородкин А.А. Косачев1. УТВЕРЖДАЮ1. Начальник <Й генерал-м1. МЧС России, ыопылобУ1. АКТоб использовании результатов диссертационной работы Полетаева А.Н.

109. Начальник отдела • полковник внутренней службы

110. Начальник отдела полковник внутренней службы1. В.Г.Жарков1. А.Н. Бородкин