8.6 (10) Многомерная имплозия нескольких волн детонационного горения (способ получения сверхвысоких температур)

Идея способа заключается в формировании двух, изолированных друг от друга вихревых потоков продуктов детонационного горения с общим центром вращения. Потоки имеют противоположные направления вращения. После раздельного формирования потоков происходит их совместное со направленное распространение аксиально вокруг общей оси распространения. Вихревые потоки детонационного горения начинают взаимодействовать друг с другом. Происходят одновременно и совместно два адиабатических центростремительных процесса сжатия двух вихревых потоков детонационного горения (многомерной имплозии), см. рис. № 8.6.1.

Рис. № 8.6.1. Схема многомерного центростремительного вихревого сжатия волн детонационного горения от двух и более источников детонационного горения.

В центральной аксиальной зоне распространения формируются сверхвысокие температуры для целей протекания реакций синтеза/разложения любых химических, минеральных веществ.

В качестве основы идеи многомерной имплозии выступают практические работы по одномерной имплозии (центростремительного сжатия) волны детонационного горения (ссылка), в которых проявляются интересные температурные эффекты в центральной зоне центростремительного сжатия.

Это обусловлено тем, что центробежная сила тангенциального движения детонационного фронта горения намного меньше силы детонационного расширения фронта продуктов детонационного горения. 

Иными словами, при классическом тангенциальном центробежном распространении любого воздушного потока, например, в тангенциальных завихрителях за счёт центробежных сил происходит увеличение площади воздушного потока. Ни о каком-либо дополнительном нагреве в так называемом вихревом центре не может вестись и речи. Сила расширения фронта распространения воздушного потока пренебрежимо мала по сравнению с центробежной силой. 

Ситуация кардинально меняется при тангенциальном распространении волны детонационного горения.   В этом случае сила расширения волны детонационного горения будет на много превышать центробежную силу. Площадь фронта тангенциального распространения детонационной волны в такой вращающейся вихревой системе будет всегда ограничена радиусом вращения.  Благодаря такому ограничению происходит адиабатическое сжатие уменьшением объёма термодинамической вихревой системы в центре вращения без обмена теплотой с окружающей средой.

С учётом выше сказанного можно сказать, что один адиабатический процесс — это хорошо, а два и более – ещё лучше.

В этом случае происходят одновременно и совместно, например, два адиабатических центростремительных процесса сжатия двух потоков, при котором внутренний сжимается к центру вращения, а внешний поток сжимает внутренний. 

Дополнительной особенностью такого совместного многомерного распространения и имплозии является полное отсутствие тепловых потерь внутреннего вихревого потока.  

При этом температура в центральной зоне вихревого распространения увеличивается, по сравнению с одномерной имплозией и может составлять более 3000 градусов и выше.