Акустическая и плазменная интенсификация горения в ламинарных и турбулентных потоках. Этап 1 промежуточный.

Предложен новый метод комплексного акустического и электроразрядного воздействия на зоны смешения и горения, который обеспечит стабилизацию и интенсификацию турбулентного горения в сверхзвуковом потоке для широкого диапазона изменения соотношения компонентов топливной смеси и чисел Рейнольдса. Предварительный анализ показал, что акустическое воздействие на реагирующий сверхзвуковой поток позволяет реализовывать пространственно-локализованные зоны, в которых происходит интенсивное турбулентное перемешивание топливной смеси. При надлежащем выборе спектра акустического воздействия относительно частотной характеристики продольных и поперечных мод собственных колебаний в проточном тракте возможен резонансный эффект, сопровождающийся многократной интенсификацией процесса смешения. Электрический разряд позволяет создавать реакционно-активные зоны с повышенным содержанием свободных электронов и ионов, которые ускоряют макрокинетические реакции в потоке. В случае надлежащего выбора мощности и частотной характеристики разряда, а также форм-фактора электродов существует возможность интенсифицировать турбулентное горение при незначительных затратах электрической энергии (требуемая относительная мощность разряда не более 1% от тепловой мощности, выделяемой при горении). Реализация комплексной электроразрядной и акустической стабилизации горения воздушно-метановых смесей требует детального, ранее не проводимого исследования. На процесс горения оказывают влияние различные факторы, такие как турбулентное перемешивание горючего и окислителя, температура и скорость газовой смеси, концентрация свободных электронов и ионов, наличие радикалов, пульсации давления. Таким образом, создание технологии электроразрядной и акустической стабилизации горения воздушно-метановой смеси в гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателях (ПВРД) требует новых исследований, направленных на определение основных закономерностей протекания физико-макрокинетических процессов при турбулентном горении в условиях акустического и электроразрядного воздействия. В рамках первого этапа выполнения проекта проведены следующие научно-технические работы: аналитический обзор работ в части исследований акустических и плазменных методов воздействия на горение топливных смесей; разработка и изготовление лабораторной модели для исследования ламинарного и турбулентного пламени, в том числе электроразрядных устройств (электродов) различной конфигурации; подготовка стендового, диагностического и измерительного оборудования для проведения экспериментов; выполнение расчетов и экспериментов с целью определения закономерностей влияния спектральной характеристики возбуждаемых пульсаций давления на интенсивность горения негомогенной воздушно-метановой смеси в свободном пространстве; проведение экспериментов с целью определения влияния геометрии и взаимного расположения электродов электроразрядных устройств и мощности разряда на интенсификацию горения; проведение экспериментов для определения закономерностей протекания сопряженных физико-макрокинетических процессов в турбулентном пламени при комплексном акустическом и электроразрядном воздействии на неравновесный поток топливной смеси; анализ экспериментальных данных и определение возможности расширения диапазонов стабильного горения метано-воздушных пламен по концентрациям и скоростям потока при активной комплексной интенсификации процесса акустическим и электроразрядным методом.