Кратко:
- Диссертант: Минтусов Евгений Игоревич
- Название диссертации: "Термически-неравновесное управление пламёнами при помощи плазмы газового разряда"
- Защита состоится 13 декабря 2006 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета К 212.156.03 при Московском физико-техническом институте (141700, Московская обл., г.Долгопрудный, Институтский пер. 9, МФТИ).
- Язык диссертации: русский
- Ученая степень, отрасль науки: кандидат физико-математических наук
- Шифр специальности: 01.04.08 – физика плазмы
Цели работы: экспериментальное исследование возможности управления режимами распространения пламён при помощи электрических полей и газовых импульсных разрядов; выявление основных механизмов, посредством которых осуществляется влияние импульсного наносекундного барьерного разряда на пламя; построение физической модели, объясняющей влияние плазмы газового разряда на увеличение скорости срыва пламени и изменение параметров горения; верифицикация построенной физической модели путём сравнения экспериментальных данных и результатов численного моделирования.
Основные
результаты: Изучено изменение скорости горения предварительно
перемешанной газовой смеси под действием различных типов разрядов. Проведён
сравнительный анализ влияния полярности и типа напряжения барьерного разряда на
скорость распространения пламени. Установлено, что наиболее эффективным с точки
зрения увеличения скорости распространения пламени является импульсный разряд
положительной полярности. Получена экспериментальная демонстрация возможности
стабилизации горения высокоскоростных топливо-воздушных потоков, а также бедных
топливосодержащих смесей, при помощи импульсного наносекундного разряда. Для
наносекундного импульсного барьерного разряда экспериментально осуществлено
устойчивое распространение пламени в бедной пропано-воздушной смеси с той же
скоростью, но содержанием горючего в два раза меньшим, чем в системе без
разряда. Получено более чем двукратное увеличение скорости горения при
одинаковой концентрации топлива в смеси при энерговкладе разряда в смесь менее
0.1% от химической мощности горелки. Получены результаты, демонстрирующие
повышение полноты сгорания при использовании импульсного наносекундного
разряда.
Проведены спектроскопические исследования, позволяющие говорить
о дополнительном образовании радикала ОН в результате воздействия разряда на
топливо-воздушную смесь. Методом ЛИФ-диагностики получены профили радикала OH c
микросекундным разрешением относительно разряда для задачи
плазменно-стимулированного горения, подтверждающие данное утверждение. Отдельно
проанализирована роль нагрева смеси разрядом в ускорении скорости срыва пламени.
Дополнительное тепловыделение в топливовоздушных смесях по сравнению с чистым
воздухом объяснено образованием атомарного кислорода и водорода в барьерном
разряде. Установлено, что роль термического разогрева газа в разряде в общем
эффекте увеличения температуры чрезвычайно мала. Построена комплексная
физическая модель, описывающая управление предварительно перемешанным пламенем и
изменение скорости его распространения под действием наносекундного импульсного
разряда. Показано, что основной механизм воздействия плазмы на параметры горения
заключается в изменении начального состава смеси, ведущем к развитию
цепно-теплового механизма реакций в предпламенной зоне. В неравновесном разряде
происходит электронное возбуждение компонентов газа, приводящее к образованию
активных частиц (в частности, атомарного кислорода) и последующему ускорению
процессов, определяющих скорость горения и распространения пламени.
Преимуществом использования сильнонеравновесной плазмы наносекундного разряда
является наибольшая эффективность вложения энергии по сравнению с другими
способами воздействия. Проведено численное моделирование распространения
одномерного предварительно перемешанного пламени с учетом дополнительного
возбуждения газа в разряде. Результаты моделирования --- профили концентраций
атомов и радикалов, а также температуры и скорости пламени, качественно
соответствуют полученным экспериментальным данным и позволяют сделать заключение
об адекватности предложенной физической модели плазменно-стимулированного
горения.
Контактная информация: E-mail me@neq.mipt.ru
Доступные материалы:
- Текст автореферата (PDF, 282 Кб)