Measurement and scaling analysis of critical energy for direct initiation of gaseous detonations

Abstract

In this paper, the critical energies required for direct initiation of spherical detonations in four gaseous fuels (C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 3 H 8 and H 2 ) -oxygen mixtures at different initial pressures, equivalent ratios and with different amount of argon dilution are reported. Using these data, a scaling analysis is performed based on two main parameters of the problem: the explosion length R o that characterizes the blast wave and a characteristic chemical length that characterizes the detonation. For all the undiluted mixtures considered in this study, it is found that the relationship is closely given by R o ≈ 26λ, where λ is the characteristic detonation cell size of the explosive mixture. While for C 2 H 2 − 2.5O 2 mixtures highly diluted with argon, in which cellular instabilities are shown to play a minor role on the detonation propagation, the proportionality factor increases to 37.3, 47 and 54.8 for 50%, 65% and 70% argon dilution, respectively. Using the ZND induction length ∆ I as the characteristic chemical length scale for argon diluted or 'stable' mixtures, the explosion length is also found to scale adequately with R o ≈ 2320∆ I .

Detonation and deflagration characteristics of p-Xylene/gaseous hydrocarbon fuels/air mixtures

“…In this direct initiation of detonation, detonation is formed instantaneously via the rapid deposition of a large amount of energy in a small volume of the combustible mixture. For direct initiation, the initiation source energy is the sole parameter governed success or failure of detonation initiation [17][18][19][20][21][22][23][24]. The detonation critical energy of the mixture provides important data for the characterization of the explosion sensitivity.…”

Explosion behavior of methane–dimethyl ether/air mixtures

“…In brief, the 20-L explosion spherical vessel consists of an explosion chamber, an electric ignition system, a control unit, a data acquisition system, a release valve, a vacuum pump and an air pump. A high-voltage electric spark was used to supply the ignition energy as in our previous studies [30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]. The igniter was mounted at the center of the spherical bomb and a spark energy of 10 J, estimated from 1/2 CV 2 (''C'' and ''V'' refer the capacitance and voltage, respectively.…”

Исследование Плазмодинамических Процессов Наносекундного Диапазона При Формировании Ударных Волн От Импульсных Разрядов

“…При инициировании импульсного разряда в потоке газа с ударной волной на фронте ударной волны возникают условия распада разрыва [10,11]. В то же время влияние газоразряд-ной плазмы на ударную волну может приводить к ее ускорению, ослаблению интенсивности, расширению фронта [9,12,13].…”

“…Численное моделирование влияния энерговклада на поток перед обтекаемым объектом и на его боковой поверхности с использованием двумерных уравнений Навье-Стокса и SST-модели (Shear Stress Transport -модель переноса сдвиговых напряжений) турбулентности показало, что при определенных режимах энерговклад перед обте-каемым телом может уменьшить волновое сопротив-ление [14]. Образование ударных волн в результате оптического пробоя моделировалось сферически сим-метричной областью энерговклада [11], а энерговклад при моделировании стримерного разряда в воздушном промежутке имел цилиндрическую симметрию [15]. Од-ним из основных результатов данных работ являлось определение доли энергии разряда, которая была затра-чена на образование ударных волн, т. е. была связана с быстрым изменением термодинамических параметров среды.…”