Исследование управления процессами воспламенения и горения в сверхзвуковой камере сгорания с помощью объемной ионизации потока

Создана импульсная установка для исследования воспламенения различных топлив с помощью электронной пушки при числах Маха от 2 до 5 для условий, когда самовоспламенение не реализуется. Выполнена калибровка установки и системы измерений для проведения опытов в потоках с химическими реакциями. На первом этапе опытов определены параметры электронной пушки и их влияние на процесс самовоспламенения смеси различных топлив. Проведенные эксперименты показали, что время индукции реакции горения следует отсчитывать от момента прекращения облучения, поскольку во время работы электронной пушки горение не происходит. Проведенные испытания при числах Маха 3, 4 и 5 подтвердили возможность воспламенения не только водорода, но и углеводородных топлив. Также установлено, что при увеличении числа Маха стабилизация горения затруднена и необходимы дополнительные усилия при выборе устройств стабилизации горения. Математическое моделирование течения в камере сгорания проведено на основе предложенной модели воспламенения с помощью электронного пучка. Расчеты инициирования горения выполнены на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса. Показано, что предложенная модель позволяет предсказать воспламенение смеси при низких температурах торможения, что согласуется с результатами экспериментов. Установлено, что выбор оптимальной геометрии стабилизатора пламени позволяет обеспечить распространение пламени и устойчивость горения при высоких числах Маха.