维度网讯，托木斯克理工大学（ТПУ）与莫斯科国立钢铁合金学院（МИСиС）的研究人员共同开发出一种数学模型，用于描述自燃燃料的点燃过程。该模型涵盖了自燃燃料的主要物理化学特性，以及这些特性在非稳态点燃条件下对温度和浓度场的影响。实验结果显示，该模型能够以令人满意的精度预测自燃燃料的行为。该研究获得了俄罗斯科学基金会（项目编号№25-29-00637）的资助，相关成果已发表在《FirePhysChem》期刊（Q1区，影响因子5.1）上。

自燃燃料系统由燃料和氧化剂组成，两者接触即自发开始反应，无需额外加热或外部触发。这类燃料系统可应用于航空航天技术，例如紧急启动系统。目前虽有几种模型试图描述自燃燃料的“触发”机制，但均无法可靠预测达到燃烧起始极限条件时的关键参数，如温度、蒸发速率和蒸汽扩散速率。

托木斯克理工大学的学者与合作者共同提出了上述数学模型，并通过实验数据进行了验证。实验中采用了以四甲基乙二胺（TMEDA）为燃料（添加5质量%二氧化硅增稠）、高浓度硝酸为氧化剂的组合。实验在组分初始温度10至30摄氏度、液滴尺寸1毫米到3毫米的条件下进行，记录了点燃延迟时间和燃烧区温度。研究显示，计算模型与实验结果吻合良好：当改变液滴初始尺寸时，点燃延迟时间的计算与实验偏差不超过15%；当改变组分初始温度时，偏差不超过10%。

该模型全面考虑了系统组分间的热交换、相变、蒸汽扩散以及凝聚相和气相中的化学反应。研究中还利用托木斯克理工大学的技术实时记录了温度和浓度场，并建立了它们之间的关联。该研究的作者之一、ТПУ高能过程物理研究学院副教授奥莉加·维索科莫尔纳亚指出，这一数学模型有助于更准确地预测自燃燃料系统在接近实际使用条件下的行为。

研究揭示了一些重要规律。例如，随着相互作用颗粒初始尺寸的增大，蒸发速率呈指数增长；同时存在一个约3毫米的临界初始尺寸，超过该尺寸后，点燃延迟时间几乎保持不变。奥莉加·维索科莫尔纳亚表示，该数学框架完整地考虑了燃料在凝聚相和气相中点燃时刻的物理化学过程，提高计算精度对于自燃燃料系统的实际应用至关重要。未来，这项技术可能成为设计更安全、可控的自燃燃料系统的基础。参与该研究的人员来自托木斯克理工大学传热传质实验室和莫斯科国立钢铁合金学院。