Квазиградиентные модели динамики процессов горения в закрытых системах

В настоящей статье рассмотрены процессы горения в закрытом химическом реакторе идеального перемешивания [1–5], температура, давление и концентрация в любой точке горючей смеси одинаковы.

Традиционный подход математического моделирования процессов горения, идущий от химической кинетики, состоит в построении соответствующей динамической модели (уравнений химической кинетики) на основе заданного механизма превращений, представляющего собой совокупность стадий процесса горения [1–6]. В неизотермическом случае уравнения химической кинетики (1) дополняются уравнением теплового баланса (2): , (1) , (2) где – вектор чисел молей реагентов; – матрица стехиометрических коэффициентов; – вектор скоростей элементарных стадий; – температура реагирующей смеси; , cp, V – соответственно массовая плотность, удельная массовая теплоемкость, объем реагирующей смеси; – тепловые эффекты элементарных стадий химических превращений горючей смеси; , S – коэффициент и площадь теплоотдачи горючей смеси; T0 – температура окружающей среды [1–8].

В то же время существует подход [8], в котором закрытую реагирующую систему рассматривают как единую термодинамическую макросистему. Это позволяет приближенно определить путь системы к состоянию термодинамического равновесия: она эволюционирует к равновесию в направлении уменьшения термодинамического потенциала.

В нашей работе предлагаются модели динамики нового класса для процессов горения в закрытых системах – квазиградиентные модели, которые были ранее предложены в [9] для изотермических систем. Эти модели были получены на основе потенциально-потокового метода [10, 11], который предполагает декомпозицию сложной неравновесной системы на простые подсистемы, не сопряженные с другими простыми подсистемами.

Автор
Быков В. И.
Автор 2
Старостин И. Е.
УДК
541.124/128
Summary
Description of combustion processes in closed systems using modern non-equilibrium thermodynamics methods
Аннотация
Описание процессов горения в закрытых системах методами современной неравновесной термодинамики
Ключевые слова
физико-химические процессы, потенциально-потоковый метод, современная неравновесная термодинамика, процессы горения
Название на английском
Quasi-gradient models of the dynamics of combustion processes in closed systems
Организация
Институт биохимической физики им. Н.М. Эманужля
Организация второго автора
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Статус автора
Доктор наук
Статус второго автора
Кандидат наук