Разработки физически обоснованных моделей горения

Цель научных исследований на этапе 2019 г. - разработка кинетических моделей горения ТВС, включающих реакции с АФК в системах с внешним инициированием; получение новых зависящих от температуры и давления кинетических констант процессов для реакций роста/окисления ПАУ с использованием экспериментальных установок и теоретического ab initio/RRKM-ME подхода; верификация кинетических моделей на модельных пламенах. За отчетный период создана и верифицирована плазмохимическая модель ДБР, учитывающая филаментарную структуру разрядной зоны и процессы с участием АФК; найдена одна из стартовых реакций, запускающая процесс образования наночастиц, сажи и углеродной пыли в камерах сгорания двигателей и в молекулярных облаках галактик. В продуктах реакции фенантренил-радикала с винилацетиленом обнаружено образование четырехкольцевого ароматического соединения трифенилина (C₁₈H₁₂), являющегося ключевым исходным строительным блоком, вокруг которого относительно легко достраиваются бензольные кольца по механизмам «отрыв водорода - присоединение ацетилена (HACA)» и «отрыв водорода - присоединение винилацетиленом (HAVA), формируя крупные плоские ПАУ. Предложен новый газофазный метод синтеза спиральной полициклической ароматической молекулы [4]-гелицена (C₁₈H₁₂) в реакции 4-фенантрил-радикала C₁₄H₉ с винилацетиленом C₄H₄. Раскрытый детальный безбарьерный механизм формирования гелиценов вместе с найденными кинетическими константами позволяет восстановить эволюцию подобных соединений как в условиях пламен, так и холодных межзвездных молекулярных углеводородных облаках от простых молекулярных систем до предшественников биомолекул. Найдены оптимизированные структуры, колебательные частоты, энергии нулевых колебаний и относительные энергии всех соединений, участвующих в реакции окисления инденила молекулярным и атомарным кислородом. Реакция C₉H₇ + O занимает важное место в кинетической модели окисления краевых 5-членных участков сажи. Эксперименты на установке ВТМР ФИМС показали, что основными продуктами реакции 1- и 2-нафтила с винилацетиленом являются трехкольцевые ПАУ фенантрен и антрацен с относительными выходами 89:11 (±10%) и 80:20 (±10%) соответственно. Впервые экспериментально найдены зависимости пороговой интенсивности лазерного пробоя от давления для длин волн 744 и 761 нм. Развита база данных для химических и энергообменных процессов с участием АФК. В нее вошли в том числе новые кинетические константы, полученные исполнителями проекта, а также данные других авторов.