Главная – Журналы – Поиск по журналам

Для изучения влияния излучения сажи проведено экспериментальное исследование изменения структуры пропиленовых диффузионных пламен под воздействием излучения лазера. Объемная доля сажи и температура пламени/сажи измерялись методом лазерного поглощения и двухцветовой пирометрии. Наблюдались переходы от бессажевого пламени к сажистому и наоборот, в зависимости от положения пучка лазера. Изменение структуры можно объяснить следующими процессами. При воздействии лазерным пучком на область образования сажи (нижняя часть пламени) температура частиц сажи повышается благодаря поглощению энергии лазера, что способствует образованию сажи и росту ее локальной объемной доли. Большее количество сажи увеличивает радиационные теплопотери и в конечном итоге снижает температуру пламени вниз по течению. В результате процесс окисления сажи подавляется, и бессажевое пламя переходит в сажистое. При воздействии лазерного излучения на область конкуренции процессов образования и окисления сажи либо на зону окисления (верхняя часть пламени) температура сажи возрастает и в большинстве случаев это способствует ее окислению. Снижение количества сажи уменьшает радиационные потери и поддерживает относительно высокую температуру пламени по сравнению с температурой в отсутствие лазерного излучения. В результате процесс окисления сажи еще более усиливается, и в конечном итоге осуществляется переход от сажистого пламени к бессажевому.

Исследована структура ламинарного пламени богатой, предварительно перемешанной смеси 1,3-бутадиен/CH₄/O₂/Ar в пропорции 0.033/0.2073/0.3315/0.4280, коэффициент избытка топлива 1.80. Пламя было стабилизировано на плоской горелке при давлении 6.7 кПа. Профили концентраций стабильных соединений в пламени (оксида и диоксида углерода, метана, кислорода, водорода, этана, этилена, ацетилена, пропена, аллена, пропина, циклопропана, 1,3-бутадиена, бутенов, 1-бутина, винилацетилена, диацетилена, С₅-углеводородов, бензола, толуола) измерены с использованием газовой хроматографии. Измерено также распределение температуры в пламени.

Экспериментально исследовано влияние разбавителей различной химической природы (галоидоуглеводороды, ингибиторы ИСМАН, аэрозоль перегретой воды) на концентрационные пределы распространения пламени водорода и метана в воздухе. Найдено, что ингибиторы ИСМАН, представляющие собой алифатические углеводороды, эффективно снижают верхний концентрационный предел распространения пламени водорода даже по сравнению с таким известным ингибитором, как 1,2-дибромтетрафторэтан. Получены кривые флегматизации водорода и метана указанными выше разбавителями. Дана качественная интерпретация полученных результатов на основе представлений о различных кинетических режимах неизотермических цепных реакций.

Проведено всестороннее экспериментальное и численное исследование влияния добавки хлористого метила CH₃Cl на пламена предварительно перемешанных смесей CH₄/O₂/N₂ с большим избытком кислорода. Измерена нормальная скорость распространения ламинарных пламен CH₄/O₂/N₂ с помощью горелки Бунзена при комнатной температуре и атмосферном давлении в зависимости от концентрации добавки CH₃Cl, коэффициента избытка горючего в исходной смеси и концентрации кислорода. Измерены также концентрации основных компонентов и NO в конечных продуктах горения. Для моделирования структуры пламени использовался кинетический механизм, включающий 89 компонентов и 1,017 элементарных реакций с их участием. Предсказанные с помощью данной модели значения скорости распространения пламени хорошо согласуются с результатами эксперимента. Атомы хлора, образующиеся при горении хлористого метила, ингибируют пламена с повышенным содержанием кислорода, что приводит к снижению скорости пламени. Этот эффект сильнее проявляется в богатых пламенах, чем в бедных. Результаты моделирования показали, что увеличение мольной доли CH₃Cl в метановом пламени не приводит к заметному изменению его конечной температуры. Однако, как показали измерения, при мольной доле кислорода 0.3 и тех же количествах метилхлорида и метана в смеси концентрация NO в пламени снижается приблизительно на 35%. Это происходит благодаря уменьшению концентрации свободных радикалов в пламени, связанных с образованием NO. По данным моделирования в пламенах, обогащенных кислородом, при увеличении концентрации добавки CH₃Cl сильно уменьшается выделение тепла. Скорость реакции OH + H_{2 → H + H2O, по-видимому, уменьшается за счет снижения концентрации ОН. Тем не менее эффективность CH3Cl как ингибитора углеводородных пламен падает с увеличением коэффициента избытка кислорода от 0.21 до 0.5.}

Приведены результаты экспериментов и численных расчетов пожаров в объемах малого и среднего масштаба в условиях недостаточной вентиляции, приводящей к выбросу пламени в атмосферу. В экспериментах для трех видов топлив (метан, пропан, пропилен) при заданной скорости подачи горючего измерены времена задержки от момента зажигания до появления устойчивого пламени вне помещения. Введены характерные масштабы, зависящие от расхода горючего, положения источника топлива, геометрии помещения и параметров вентиляционных отверстий, при помощи которых установлена единая безразмерная зависимость времени выброса пламени от расхода топлива. Для наименьшего и наибольшего объемов, использовавшихся в экспериментах, проведены трехмерные численные расчеты динамики развития пожара на основе метода крупных вихрей. Представлены полученные в расчетах изоповерхности скорости реакции, демонстрирующие эволюцию пламени в помещении и его осцилляции после выброса в атмосферу. Показано, что результаты расчетов находятся в качественном согласии с экспериментальными наблюдениями, а времена выброса пламени хорошо согласуются с установленной в экспериментах корреляцией.

Исследовано горение заряда твердого горючего массой 1 г, состоящего из чешуек алюминия, диспергируемых ударной волной в калориметрах объемом 6.6, 21.5 и 40.5 л. Записи давления на стенке сосуда были использованы для того, чтобы определить влияние энерговыделения за счет горения турбулентно перемешанной смеси продуктов взрыва с воздухом. Зафиксировано увеличение в четыре раза пика квазистатического давления при тестировании в камере объемом 6.6 л. Спад давления, регистрируемый после взрыва, обусловлен потерями энергии за счет теплопередачи излучением к стенкам калориметра.

Систематически представлены некоторые аналитические и численные результаты авторов, полученные в области механики реагирующих гетерогенных сред в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН в течение ряда лет.

Представлены экспериментальные и расчетные результаты исследований дифракции волн горения и детонации, включая дифракцию нестационарных режимов перехода горения в детонацию.

Ранее нами был предложен новый эйлеров (полевой) метод Монте-Карло решения уравнения, описывающего одновременную одноточечную плотность вероятностей концентраций в турбулентных течениях реагирующего газа. В настоящей статье этот метод обобщен на случай уравнения для совместной плотности вероятностей скорости и концентраций. Основу метода составляет переход от лагранжевых переменных, используемых в лагранжевых методах Монте-Карло, к эйлеровым переменным. В результате такого преобразования стохастические обыкновенные дифференциальные уравнения для лагранжевых траекторий жидких частиц переходят в стохастические уравнения в частных производных. По сравнению с классической гидродинамикой стохастическое поле скорости не удовлетворяет мгновенному уравнению неразрывности, а только осредненному. Эта трудность преодолевается введением стохастической плотности, которая будучи отличной от физической плотности, имеет то же среднее значение. Заново рассмотрен также случай плотности вероятностей концентраций. Полученные уравнения отличаются от выведенных ранее тем, что могут быть записаны в дивергентной форме. Но новая и прежняя формулировки статистически эквивалентны.

Изучено влияние малых добавок пропилена и изопропилового спирта на скорость распространения пламени водородовоздушных смесей в преддетонационном режиме, на переход дефлаграции в детонацию и на интенсивность горения. Показано, что различие эффективности воздействия этих присадок на горение определяется, прежде всего, их способностью обрывать реакционные цепи. Расходование присадок в пламени водорода происходит практически только в результате их реакций с активными промежуточными продуктами горения H₂, в которых эти частицы заменяются малоактивными радикалами.