Математическая модель теплопередачи и массообмена при нейтрализации пороховых газов в боевом отделении бронетехники

Е.А. Мұсатай; М.И. Тулепов

doi:10.18321/cpc23(3)311-322

Авторы

Е.А. Мұсатай Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
М.И. Тулепов Казахский национальный университет им. аль-Фараби, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/cpc23(3)311-322

Ключевые слова:

бронетехника, кинетика разложения, массообмен, математическое моделирование, 4D-четырехмерная математическая модель

Аннотация

В работе проведено математическое моделирование нейтрализации пороховых газов в боевом отделении бронетехники с использованием пиротехнического состава, включающего нитрат натрия, порошковое железо и активированный уголь. Анализируются основные факторы эффективности нейтрализации – кинетика разложения окислителя, окисление металлов и термическое разложение углерода. Для оценки кинетики применена модель Беляжа-Зельдовича, на основе которой рассчитана скорость реакции и построена зависимость активационной энергии от температуры, что подтвердило соответствие уравнению Аррениуса. Разработана четырехмерная математическая модель, учитывающая теплопередачу, массообмен, температурные градиенты, плотность и скорость газа, а также энерговыделение. Численные расчеты выполнены с использованием программы MATLAB, что обеспечило точное описание процессов горения и нейтрализации газов. Особое внимание уделено адсорбционным процессам на поверхности активированного угля и железа, которые способствуют поглощению токсичных компонентов – CO₂ и оксидов азота, снижая их концентрацию и улучшая санитарно-гигиенические условия в замкнутом пространстве боевого отделения. Предложенная модель служит основой для оптимизации пиротехнических составов и систем нейтрализации, направленных на повышение безопасности эксплуатации бронетехники.

Библиографические ссылки

(1) A.A. Almetwally, M. Bin-Jumah, A.A. Allam. Ambient air pollution and its influence on human health and welfare: An overview, Environ. Sci. Pollut. Res. 27 (2020) 24815–24830. Crossref

(2) Procedure for use in the protection of personnel, weapons, and equipment, Licensed advanced training courses for specialists (2010). URL

(3) P. Mock. ICCT’s comments and technical recommendations on future EURO 7/VII emission standards, Int. Counc. Clean Transp., Berlin (2021).

(4) F. Rodriguez, Y. Bernard, J. Dornoff, et al. Recommendations for post-Euro 6 standards for light-duty vehicles in the European Union, Int. Counc. Clean Transp. Europe, Berlin (2019). URL

(5) Ya.B. Zeldovich. On the theory of propellant and explosive combustion, Zh. Exp. Teor. Fiz. 12 (1942) 498–524 (in Russian). [Also in: Ya.B. Zeldovich, Selected works. Chemical physics and hydrodynamics, Nauka, Moscow, 1984, 374 p.].

(6) V.V. Zuev. Determination of the rate constant of aniline iodination: Methodological guidelines, ITMO Univ., St. Petersburg (2014) 50 p. (in Russian).

(7) G.N. Leonov. Burning surface temperature of nitrocellulose propellants as the determining factor of linear burning rate at high pressures, Electron. Phys.-Tech. J. 2 (2007) 55–62 p. (in Russian).

(8) M.Y. Nemtsev. Numerical modeling of the combustion processes of porous energy materials in a wide range of volume fraction, Diss. Cand. Phys.-Math. Sci., Moscow (2023) 26–30 p. (in Russian).

(9) I.S. Menshov, M.Y. Nemtsev, I.V. Semenov. Numerical modeling of wave processes accompanying combustion of inhomogeneously distributed composite propellant, Comput. Math. Math. Phys. 59 (2019) 1528–1541. Crossref

(10) M.I. Kiryushkina, E.P. Polyakov. Mathematical model of the combustion process of pyrotechnic fuel of porous structure with various methods of removal of gas-generation products from the combustion zone, Izv. TulSU. Tech. Sci. Ser. Thermogasodyn. Heat Mass Transfer 12 (2014) 1 p. (in Russian).

(11) B.G. Trusov. The TERRA software system for modeling phase and chemical equilibria in plasma-chemical systems, Vestn. Bauman MSTU 2 (2011) 1–4 p. (in Russian).

(12) P. Katara. Review paper on catalytic converter for automobile exhaust emission, Int. J. Innov. Res. Sci. Eng. Technol. 5 (2016) 9. Crossref

(13) S. Khurana, K.K. Rayat, S. Tadepalli, et al. Review paper on catalytic converter for automotive exhaust emission, Int. J. Inf. Comput. Sci. 5 (2018) 144–154. Crossref

(14) Abhinesh, Arun Kumar, D. Kumar. Minimization of engine emission by using non-noble metal based catalytic converter, Int. J. Curr. Res. 4 (2014) 2663–2468. Crossref