Методы исследования химии горения на основе применения молекулярно-пучковой масс-спектрометрии, использования микротермопар и привлечения численного моделирования механизма процесса
Общая формулировка проблемы. Развитие методов исследования химии горения газовых и конденсированных систем (КС) имеет определяющее значение для развития науки о горении.
Формулировка конкретной задачи. Развитие ранее разработанных методов и аппаратуры для исследования структуры пламен газовых и КС с применением молекулярно-пучковой масс-спектрометрии (МПМС), микротермопар и компьютерного моделирования на основе детальной кинетики, расширение области их применения на высокие давления.
Авторы исследования, лаборатория. , , Чернов А. А., , Волков КПГ (зав. лаб. г. , г. ).
Используемые подходы.
1) Модернизация экспериментальных комплексов на основе МПМС.
2) Учет зондовых возмущений при установлении механизма химических реакций по данным зондовых измерений химической и тепловой структуры пламени.
3) Обоснование зондовых измерений структуры пламени путем экспериментальных измерений и расчетов газодинамической структуры течения при обтекании зонда и термопары, помещенных в пламя, на основе решения полной системы уравнений Навье-Стокса.
4) Разработка комплексного подхода для установления механизма и кинетики химических реакций в пламенах, включающего комбинацию методов зондового МПМС исследования структуры пламени и её численного моделирования на основе предполагаемого механизма.
Полученные результаты.
1) Расширены области применения ранее разработанных уникальных комплекса на основе МПМС на высокие давления: а) для исследования структуры пламен КС до 10 атм; б) для исследования структуры газовых пламен до 1 атм.
2) Разработан и обоснован метод учета зондовых газодинамических и тепловых возмущений при установлении механизма химических реакций по данным зондовых измерений химической и тепловой структуры пламени. Коррекция газодинамических возмущений производится путем сдвига измеренных профилей концентраций компонентов вверх по потоку на величину DZ=0.37d0a1/2, где d0 – диаметр отверстия зонда, a - степень отбора пробы. Сопоставление откорректированных профилей концентраций компонентов с рассчитанными с помощью программы PREMIX с использованием детального механизма и “возмущенных” профилей температуры, измеренных с помощью микротермопары, спай которой размещается на расстоянии ~0.2 мм от кончика зонда, а также сопоставление измеренных и рассчитанных скоростей пламени, концентрационных пределов его распространения и условий гашения предварительно перемешанных и диффузионных пламен позволяет проверить и откорректировать механизм.
3) Получены экспериментальные и расчетные данные по влиянию зонда и термопары на результаты измерений структуры пламени, позволившие проанализировать и оценить ошибки измерений при изучении структуры пламени зондовыми методами.
4) Разработан метод синхронизации масс-спектрометрических и термопарных измерений путем визуализации зонда, термопары и поверхности горения с помощью видеосъемки.
Подробно изложено в статьях:
1. , , “Структура пламени и химия горения энергетических материалов”, Химическая физика, т.27, №4, С.34
2. , , Исследование возмущений, вносимых в пламя пробоотборным зондом. Часть I и Часть II // Химическая физика. Т. 25. №10. С. 23-32, 33
3. , , “Исследование структуры пламени смесевых топлив на основе нитраминов и глицидилазидполимера методом зондовой молекулярно-пучковой масс-спектрометрии при давлении 1 МПа,” // Физика горения и взрыва, т. 42, №6. C.48-57, (2006)
4. Skovorodko P. A., Korobeinichev O. P., Tereshchenko A. G., Knyazkov D. A., Paletsky A. A., “Experimental and Numerical Study of Thermocouple-Induced Perturbation of the Flame Structure” // Proceedings of the 4th European Combustion Meeting, Vienna, Austria, April 14-17, 2009, CD version, p.1-6.
5. , , “Кинетика и механизм химических реакций в пламени H2/O2/N2 при атмосферном давлении” // Кинетика и катализ, т.50, №2, С. 170-
1. МЕТОД УЧЕТА ЗОНДОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ПРИ УСТАНОВЛЕНИИ И ПРОВЕРКЕ МЕХАНИЗМА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПО ДАННЫМ ЗОНДОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ХИМИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ СТРУКТУРЫ ПЛАМЕНИ.
|
 |
 |
МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПЛАМЕН КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ
ПРЕДПОЛАГАЕМЫЙ МЕХАНИЗМ ПРОВЕРЕН: ИЗМЕРЕННЫЕ И РАССЧИТАННЫЕ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОФИЛИ КОНЦЕНТРАЦИЙ КОМПОНЕНТОВ УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО СОГЛАСУЮТСЯ
2. МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПЛАМЕН КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПРИ 1-10 АТМ
 | |
 | |
| |
| |
