Зельдович – Математична теорія горіння та вибуху
У монографії Зельдович – Математична теорія горіння та вибуху з єдиних позицій викладаються математичні та фізико-хімічні основи сучасної теорії горіння та вибуху. Вона узагальнює теоретичні дослідження з теплового і ланцюгового вибуху, теорії підпалювання, ініціювання хвилі хімічного перетворення, поширення ламінарного полум’я, критичним явищам при горінні (стійкості, меж поширення, переходу від одного режиму горіння до іншого), дифузійного горіння неперемішаних.
Горіння – з дитинства і феномен природи, що назавжди вражає нашу уяву – безсумнівно один з найважливіших для природи і людської практики фізико-хімічних процесів. Грецький міф про Прометея, який викрав вогонь у богів і віддав його людям, культ вогню в інших стародавніх гомологіях – своєрідна, поетична данина ролі вогню у виникненні цивілізації.
Наукове дослідження горіння почалося у XVIII ст. разом із стрімким розвитком хімії. На початковому етапі горіння визначалося як з’єднання з киснем горючих речовин (насамперед містять водень і вуглець). Узагальнюючи цю думку, хіміки формулюють тоді широко відоме висловлювання: «Життя — це повільне горіння»; цей вислів залишається вірним і донині, оскільки саме з’єднання з киснем накопиченого рослинами пального є джерелом енергії людини і взагалі живих істот.
З’ясування хімічної сутності горіння на цьому ранньому етапі розвитку науки підготувало базу для розвитку енергетики та термодинаміки, оскільки горіння є основним постачальником газів високої температури та енергії. Наприкінці ХІХ ст. інтенсивно розвиваються важливі дослідження хімікотермодинамічних рівноваг у системі Н2-Н20-СО-С02-С-02, що визначають у першому наближенні температуру, що досягається при горінні вуглеводневих топлин, і склад продуктів горіння газів, твердих і рідких речовин.
Етап вивчення горіння та вибухів, що розпочався наприкінці XIX ст. і триває до нашого часу, пов’язані з появою двигунів внутрішнього згоряння, розвитком внутрішньої балістики артилерійських знарядь і вибухової справи, а останні десятиліття — з широким впровадженням у техніку реактивних двигунів. Це значною мірою стимулювало швидкий розвиток павуки про горіння.
На ранньому етапі розвитку теорії горіння відзначимо імена В. А. Міхель сона (Росія, СРСР), Вертело (М. Berthelot), Вієя (P. Vieille), Жуге (Е. Jouguet), Таффанеля (Taffanel) (Франція), Даніеля (P. Daniell), Чепмена (D.).
На етапі досліджень процесу горіння у центрі уваги стоїть питання швидкості хімічного перетворення. Сьогодні горінням і вибухом ми називаємо швидке перебіг реакції в речовині, яка у вихідному стані інертна. При цьому вирішальним є виділення тепла та/або активних центрів при самій реакції. У сучасному розумінні з поняттями горіння, вибуху, полум’я, детонації тощо зв’язується характер перебігу реакції, а не її хімічний зміст: ми говоримо, наприклад, про полум’я розкладання озону 203 -> 302, хоча в цій реакції виділяється, а не споживається кисень. Зрозуміло, повністю вивчити характер протікання реакції можна лише знаючи її елементарні акти, механізм і кінетику з фронтами горіння та детонації: матеріал книги обмежений повільним поширенням горіння, коли стисливість газу можна не враховувати.
Теорія тепло- і масопередачі залучається лише тією мірою, як і це потрібно розуміння теорії горіння. Широко відома монографія Д. А. Фрапк-Каменецького «Дифузія і теплопередача в хімічній кінетиці» (М.: Наука, 1967, 2-ге вид.), що є прикладом лаконічного і чіткого викладу матеріалу, може служити для читача основним керівним джерелом.
Майже не стосуються тут автори та специфічних питань горіння твердих палив, хоча загальні методи, розглянуті в книзі, можна застосувати і до цього випадку. Ці питання стали предметом викладу недавніх монографій Я. Б. Зельдовича, О. І. Лейпунського, В. Б. Лібровича «Теорія нестаціонарного горіння пороху» (М.: Наука, 1975) та Б. В. Новожилова «Нестаціонарне горіння твердих ракетних палив3» (М.:
З інших міркувань до книги не включено питання турбулентного горіння газів. Теорія турбулентного горіння знаходиться в даний час у стадії становлення, в ній ще не сформулювався повністю основний, стрижневий напрямок теоретичних досліджень і тому включати її в пропоновану книгу є передчасним.
Зазначимо, що «вибух», згаданий у назві книги Зельдович – Математична теорія горіння і вибуху, це тепловий чи ланцюговий вибух, т. е. зміна режиму хімічної реакції. Зовнішні, механічні ефекти, які супроводжують виділення енергії, не розглядаються.
На закінчення вкажемо, що перший розділ книги, запропонованої до уваги читача, відіграє особливу роль. У ній коротко розказано про основні фізичні ідеї та результати, які лежать в основі теорії горіння і знаходять повніше математичне відображення в наступних розділах.
Наука про горіння перебуває в даний час на порозі нового зльоту, обумовленого як актуальністю, так і великим прогресом експериментальних методів (лазери!) і обчислювальних можливостей. Ми сподіваємося, що викладені у книзі ідеї та методи збережуть при цьому своє значення.
Завантажити – Зельдович – Математична теорія горіння та вибуху>>
