TY - JOUR

T1 - Экспериментальное исследование и численное моделирование распространения пламени по поверхности пластины ПММА

AU - Korobeinichev, Oleg P.

AU - Gerasimov, Ilya

AU - Гончикжапов, Мунко Баторович

AU - Tereshchenko, A. G.

AU - Глазнев, Роман Кириллович

AU - Трубачев, Станислав Альбертович

AU - Shmakov, Andrey G.

AU - Paletsky, Alexander

AU - Karpov, A. I.

AU - Shaklein, Artem A.

AU - Kumar, A.

AU - Raghavan, Vasudevan

N1 - Коробейничев О.П., Герасимов И.Е., Гончикжапов М.Б., Терещенко А.Г., Глазнев Р.К., Трубачев С.А., Шмаков А.Г., Палецкий А.А., Карпов А.И., Шаклеин А.А., Кумар А., Рагхаван В. Экспериментальное исследование и численное моделирование распространения пламени по поверхности пластины ПММА // Пожаровзрывобезопасность. - 2019. - Т. 28. - № 4. - С. 15-28

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Введение. Полимерные материалы находят широкое применение, поэтому актуальной задачей является разработка модели горения полимеров для предсказания их поведения при пожаре и снижение горючести. Данная работа посвящена экспериментальному и численному исследованию распространения пламени по поверхности горизонтально и вертикально расположенных пластин полимера в неподвижном воздухе. Методика. Объектом исследования был литой полиметилметакрилат (ПММА). Экспериментальные исследования были сфокусированы на измерении пространственных распределений концентраций веществ и температуры в газовой фазе. Температура измерялась с помощью микротермопар (размером 50 мкм). Для измерения пространственного распределения концентраций веществ в пламени использовалась зондовая масс-спектрометрия. Результаты и обсуждение. В пламени были идентифицированы основные компоненты, включая метилметакрилат (MMA), O2, CO2, H2O, N2, C2H4 (этилен), C3H6 (пропилен), и измерены их профили концентраций на разных расстояниях от фронта пламени. Установлено, что химическая структура пламени находится в хорошем согласии с тепловой структурой; размер «темной зоны» пламени, в которой температура вблизи поверхности полимера минимальна, хорошо коррелирует с размером свободной от кислорода зоны. Были также измерены такие характеристики горения, как массовая скорость выгорания, линейная скорость распространения пламени, ширина зоны пиролиза и распределение температуры в конденсированной фазе. На основе экспериментальных результатов были определены плотности кондуктивного и радиационного тепловых потоков от пламени к поверхности полимера. Расчет плотности радиационного потока выполнен в предположении оптически тонкой модели. Проведено моделирование распространения пламени по горизонтальной поверхности ПММА с помощью двумерной сопряженной ламинарной модели горения, учитывающей одностадийные реакции в газовой и конденсированной фазах. Моделирование распространения пламени по вертикальной поверхности ПММА проводилось с помощью экономичной модели в программном пакете FDS. Заключение. Показано, что разработанная модель хорошо описывает такие параметры, как массовая скорость горения, скорость распространения пламени, а также распределение температуры и концентраций веществ вблизи фронта пламени

AB - Введение. Полимерные материалы находят широкое применение, поэтому актуальной задачей является разработка модели горения полимеров для предсказания их поведения при пожаре и снижение горючести. Данная работа посвящена экспериментальному и численному исследованию распространения пламени по поверхности горизонтально и вертикально расположенных пластин полимера в неподвижном воздухе. Методика. Объектом исследования был литой полиметилметакрилат (ПММА). Экспериментальные исследования были сфокусированы на измерении пространственных распределений концентраций веществ и температуры в газовой фазе. Температура измерялась с помощью микротермопар (размером 50 мкм). Для измерения пространственного распределения концентраций веществ в пламени использовалась зондовая масс-спектрометрия. Результаты и обсуждение. В пламени были идентифицированы основные компоненты, включая метилметакрилат (MMA), O2, CO2, H2O, N2, C2H4 (этилен), C3H6 (пропилен), и измерены их профили концентраций на разных расстояниях от фронта пламени. Установлено, что химическая структура пламени находится в хорошем согласии с тепловой структурой; размер «темной зоны» пламени, в которой температура вблизи поверхности полимера минимальна, хорошо коррелирует с размером свободной от кислорода зоны. Были также измерены такие характеристики горения, как массовая скорость выгорания, линейная скорость распространения пламени, ширина зоны пиролиза и распределение температуры в конденсированной фазе. На основе экспериментальных результатов были определены плотности кондуктивного и радиационного тепловых потоков от пламени к поверхности полимера. Расчет плотности радиационного потока выполнен в предположении оптически тонкой модели. Проведено моделирование распространения пламени по горизонтальной поверхности ПММА с помощью двумерной сопряженной ламинарной модели горения, учитывающей одностадийные реакции в газовой и конденсированной фазах. Моделирование распространения пламени по вертикальной поверхности ПММА проводилось с помощью экономичной модели в программном пакете FDS. Заключение. Показано, что разработанная модель хорошо описывает такие параметры, как массовая скорость горения, скорость распространения пламени, а также распределение температуры и концентраций веществ вблизи фронта пламени

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=39384976

U2 - 10.18322/PVB.2019.28.04.15-28

DO - 10.18322/PVB.2019.28.04.15-28

M3 - статья

VL - 28

SP - 15

EP - 28

JO - Пожаровзрывобезопасность

JF - Пожаровзрывобезопасность

SN - 0869-7493

IS - 4

ER -