Детонационные двигатели и некоторые другие вопросы

[Bell]

Seerndv пишет:
Дросселировать это чудо можно?  :|

Трудно сказать. Вроде как там все сильно завязано на геометрию КС. Меньше компонентов подашь - и в той же КС процесс пойдет иначе.
Но наверняка можно организовать обычное горение с меньшей тягой и низким КПД.

[Bell]

Виктор Зотов пишет:

Bell пишет:

mihalchuk пишет:

Татарин пишет:
   Не нужно критического сечения, потому что сопло и КС - одно и то же. То, что в равновесных машинах делается разделением в пространстве в детонационных двигателях делается разделением по времени.

Я, конечно, дико извиняюсь, но критическое сечение - это граница раздела между до- и сверхзвуковым соплом. Если его не будет, то течение останется дозвуковым.

В том-то и фокус, что при детонации уже сам фронт ее - сверхзвуковой. Фронт детонации по определению быстрее скорости звука в газе.

А что с критикой делать?

Вообще-то ничего не делать с критикой.
Критику не делать вообще
Просто КС с торцевой дыркой. Консервная банка с хитро профилированной передней стенкой.

[Alexandr_A]

Bell пишет:
1. Детонационное горение происходит чрезвычайно быстро и почти совсем полностью, почти совсем без побочных продуктов реакции и максимально приближенно к идеалу. Т.е. химический КПД процесса стремится к 100%1. Детонационное горение происходит чрезвычайно быстро и почти совсем полностью, почти совсем без побочных продуктов реакции и максимально приближенно к идеалу. Т.е. химический КПД процесса стремится к 100%
2. По причине скоротечности процесса сгорания, с точки зрения физики имеет место специфический термодинамический цикл с повышенной эффективностью. Типа круче Карно.
3. Физика процесса накладывает отпечаток на конструкцию двигателя и сулит ее упрощение, облегчение и удешевление, очень существенно.
это если кратко.

Не все так гладко как хотелось бы. В той же работе П. Булата & сотоварищи, сказано буквально цитата:

"Несмотря на более чем 40- летнюю историю исследований RDE, результаты фактически остались на
уровне 1964 г. Доля детонационного горения не превышает 15% от объема камеры сгорания . Осталь-ное – медленное горение в условиях , далеких от оптимальных . В результате удельный расход топлива
на единицу тяги оказывается на 30–40% выше, чем у двигателей традиционных схем. Выходом из
данного положения являет ся использование для организации непрерывной детонации оптимальных
тройных ударно - волновых структур . "

Хотя, откуда он взял эти 15% и причем тут объем, что он считает камерой сгорания в этом цилиндре - непонятно нифига.

[Seerndv]

Bell пишет:

Seerndv пишет:
Дросселировать это чудо можно?  :|  

Трудно сказать. Вроде как там все сильно завязано на геометрию КС. Меньше компонентов подашь - и в той же КС процесс пойдет иначе.
Но наверняка можно организовать обычное горение с меньшей тягой и низким КПД.

- сдаётся мне, регулировать это чудо можно только меня скважность импульсов включения - иначе ни устойчивости, ни КПД,

[Bell]

Alexandr_A пишет:

Bell пишет:
это если кратко.

Не все так гладко как хотелось бы.

Дык никто не спорит, что не гладко. Я ж говорю - там делов еще начать и кончить.

[Татарин]

Bell пишет: 
2. По причине скоротечности процесса сгорания, с точки зрения физики имеет место специфический термодинамический цикл с повышенной эффективностью. Типа круче Карно.

?! С чего бы это вдруг? Двигатель очень секретный, физикам о нем знать не положено?

Нет. Круче Карно - только яйца.
До тех пор пока мы верим во второе начало термодинамики, по меньшей мере.
Детонационный двигатель лишь хорошо приближается к Карно на одной стороне цикла. Но и это очень круто.

[Татарин]

mihalchuk пишет:

Татарин пишет:
   Не нужно критического сечения, потому что сопло и КС - одно и то же. То, что в равновесных машинах делается разделением в пространстве в детонационных двигателях делается разделением по времени.

Я, конечно, дико извиняюсь, но критическое сечение - это граница раздела между до- и сверхзвуковым соплом. Если его не будет, то течение останется дозвуковым.

Извиняетесь-то Вы тут правильно, но детонационное горение по определению сверхзвук (иначе не будет адиабатического сжатия и детонации, собссно). Вы как-то все пытаетесь приспосбить понятия немного из другого мира.

[Alexandr_A]

Bell пишет:
да пусть там камера хоть треугольная [IMG]

Не треугольная но тож прикол. [IMG]

" Since the detonation can pass the corners of right, acute and obtuse angles, it may be concluded that a detonation combustor of any convex polygon section is feasible. Thus, the study helps to design many new structures for rotating detonation engines, such as rectangle, rhombus, or trapezoid cross section."

Перевод:  "Поскольку детонация может пройти углам право, острых и тупых углов, можно сделать вывод, что детонационная камера сгорания любого сечения выпуклого многоугольника вполне осуществимо. Таким образом, исследование позволяет разрабатывать много новых конструкций для ротационных детонационных двигателей, таких, как прямоугольник, ромб или трапециевидным поперечным сечением."


Отсюда:  Rotating detonation in a combustor o f trapezoidal
cross section for the hydrogeneair mixture

Southwest University of Science and Technology

[mihalchuk]

Татарин пишет:
Извиняетесь-то Вы тут правильно, но детонационное горение по определению сверхзвук (иначе не будет адиабатического сжатия и детонации, собссно). Вы как-то все пытаетесь приспосбить понятия немного из другого мира.

Скорость детонационного горения - это скорость распространения химической реакции. Да, она распространяется со сверхзвуковой скоростью, но это не скорость потока. Это скорость потока плюс скорость нарастания прореагировавшей массы (в пересчёте объёма на линейный размер).

[mihalchuk]

Татарин пишет:

Bell   пишет:
2. По причине скоротечности процесса сгорания, с точки зрения физики имеет место специфический термодинамический цикл с повышенной эффективностью. Типа круче Карно.

?! С чего бы это вдруг? Двигатель очень секретный, физикам о нем знать не положено?

Нет. Круче Карно - только яйца.
До тех пор пока мы верим во второе начало термодинамики, по меньшей мере.
Детонационный двигатель лишь хорошо приближается к Карно на одной стороне цикла. Но и это очень круто.

Тут подвох. Ударная адиабата действительно круче классической, но цикла тут нет, так как возможности вещества используются единожды. Аналогично, можно подавать компоненты в камеру из резервуара с начальным давлением 1000 атмосфер, и, пока мы не закачиваем в резервуар продукты под таким давлением, цикла нет.
Но подвох не только в этом. Заявляемые перспективные характеристики процессов в таком двигателе не могут быть реализованы одновременно. Чтобы достичь температуры в 6000, нужно очень высокое давление. Пожалуй, такое можно достигнуть, если подавать компоненты в камеру при давлении 250 атм., но тогда нужен полноценный ТНА. При обычном давлении нужного сжатия не будет. Либо подавать жидкую смесь компонентов, но это тот ещё цирк. Обеспечить смешение жидких компонентов уже в камере практически нереально.

[Shestoper]

Высокое давление там не существует постоянно по всему объёму КС, а только в детонационной волне. Волна либо возбуждается периодически, либо бегает по кругу в кольцевой камере.
Вне волны сжатия давление низкое.
В том и фокус - для эффективного сгорания не надо топливо прессовать могучими дорогими насосами. Оно само себя сжимает, когда горит, за счет детонации.

[Bell]

Татарин пишет:

Bell пишет:
2. По причине скоротечности процесса сгорания, с точки зрения физики имеет место специфический термодинамический цикл с повышенной эффективностью. Типа круче Карно.

?! С чего бы это вдруг? Двигатель очень секретный, физикам о нем знать не положено?  

Нет. Круче Карно - только яйца.
До тех пор пока мы верим во второе начало термодинамики, по меньшей мере.
Детонационный двигатель лишь хорошо приближается к Карно на одной стороне цикла. Но и это очень круто.

Про Карно типа шутка была
Имелось в виду, что у процесса есть достоинства одновременно с точки зрения и чистой химии (полнота протекания реакции), и чистой физики (термодинамический цикл).

[Кубик]

Фокус фокусом, но мантры о неоспоримых преимуществах детонационного горения никак не объясняют, ни как энергия будет передаваться , ни с чего её станет больше на единицу массы топлива.. :|

[Bell]

mihalchuk пишет:

Татарин пишет:
Извиняетесь-то Вы тут правильно, но детонационное горение по определению сверхзвук (иначе не будет адиабатического сжатия и детонации, собссно). Вы как-то все пытаетесь приспосбить понятия немного из другого мира.

Скорость детонационного горения - это скорость распространения химической реакции. Да, она распространяется со сверхзвуковой скоростью, но это не скорость потока. Это скорость потока плюс скорость нарастания прореагировавшей массы (в пересчёте объёма на линейный размер).

Детонационная волна это типа солнечный зайчик, который может быть быстрее скорости света. Это не скорость потока, а скорость скачка давления в газе. Собсно скачек давления как раз и инициирует сгорание. Ну и наоборот тоже верно.

[Shestoper]

А при горении энергии будет больше выделяться на считанные единицы процентов, за счёт лучших условий для сгорания в детонационной волне.
Главный плюс в другом - поскольку высокое давление эта волна создаёт сама, то можно уменьшить мощность ТНА, его стоимость и затраты энергии на его привод.
УИ растёт секунд на 10, а двигатель становится намного дешевле.

В ВРД детонационое горение позволяет уменьшить затраты энергии на работу компрессора и степень сжатия в воздухозаборника, за счёт чего снижаются не производительные потери полного давления в двигателе на сверхзвуке и гиперзвуке, и снижается расход топлива на единицу тяги.

[Кубик]

Shestoper пишет: УИ растёт секунд на 10, а двигатель становится намного дешевле.

УИ = тяга/секундный расход, подождём, когда сделают рабочий РД тонн на 10, за сколько таньга и с каким УИ..Соотношение компонентов ещё вопрос..

[Bell]

Кубик пишет:
Фокус фокусом, но мантры о неоспоримых преимуществах детонационного горения никак не объясняют, ни как энергия будет передаваться , ни с чего её станет больше на единицу массы топлива..  :|  

Ну почему не объясняют? Энергия будет как обычно передаваться давлением. С чего больше будет - объяснили уже вполне подробно, выше химический и физический КПД процесса.

Shestoper пишет:
А при горении энергии будет больше выделяться на считанные единицы процентов, за счёт лучших условий для сгорания в детонационной волне.
Главный плюс в другом - поскольку высокое давление эта волна создаёт сама, то можно уменьшить мощность ТНА, его стоимость и затраты энергии на его привод.

Да вообще-то в замкнутых ЖРД энергия, снятая со стенок КС и сопла возвращается в топливо, так что тут ничего существенного не накрутишь.
Практически все обещанные +10/15% - это как раз за счет самого процесса сгорания. Масса двигателей не настолько велика, чтоб дать существенную прибавку эффективности РН в целом.

Тут, правда, пара вопросов возникает: 1. А нафига попу вся эта гармонь, если даст всего +10/15% в теории? 2. Куда девать тепло со стенок КС?

[Bell]

Кстати, поскольку скорость детонации сильно зависит от собстно состава газа, то совсем не факт, что керосин/кислород окажутся лучшими компонентами. Тут можно ожидать какой-нить экзотики.
Важна-то не скорость сгорания, а сам принцип детонации. Причем чем меньше скорость, тем легче все это дело организовать.

[mihalchuk]

Bell пишет:
Детонационная волна это типа солнечный зайчик, который может быть быстрее скорости света. Это не скорость потока, а скорость скачка давления в газе. Собсно скачек давления как раз и инициирует сгорание. Ну и наоборот тоже верно.

Удачная аналогия, сам хотел написать.

[mihalchuk]

Да ни причём тут полнота сгорания! В нормальных ЖРД в чистом кислороде всё сгорает, неполное сгорание там, где есть пристеночная топливная завеса. Но это немного. Профит можно извлечь за счёт стехиометрического соотношения компонентов и уменьшения потерь на диссоциацию. Но это реально большие давления, за 1000 атмосфер. И действительно температура будет под 6000 градусов. Но без мощного ТНА таких давлений не достичь.