Экспериментальное и численное исследование динамики процессов горения газовых и конденсированных систем

Углеводороды остаются основным топливом в ближайшей перспективе, поэтому понимание химии их горения является актуальной научной задачей. Исследована химическая структура пламён смесей пропилен/O2/Ar и н-гептан/O2/Ar с избытком горючего при давлении 4 атм. Проведена проверка наиболее современных механизмов горения углеводородов на полученных экспериментальных данных, включая процессы образования ключевых интермедиатов - сажевых прекурсоров. Для изучения механизма действия фосфорсодержащих антипиренов в полимерах изучено термическое разложение диэтилфосфината алюминия (AlPi), а также структура пламени сверхвысокомолекулярного полиэтилена с добавкой AlPi. Установлена газофазная активность AlPi как антипирена в изученной системе. Исследовано горение смесевых топлив, содержащих 18 % – 26 % титана со сферическими частицами диаметром D43 = 82 мкм, 20% активного горючего-связующего МПВТ-А и 60 % ПХА ситовой фракции 180 – 250 мкм. Определены скорости горения и параметры агломерации при давлениях 0.35 МПа в N2 и 0.1 МПа в воздухе. Среди исследованных топлив максимум скорости горения реализуется при содержании титана 24 %, а минимальный размер агломератов при 18 %. Установлено, что сферический титан в основном порождает агломераты меньших размеров, чем губчатый и пористый обкатанный титан близких размеров. Разработана тетраэдрическая модель агломерации металла при горении смесевых топлив, которая может быть использована для оценок размера агломератов. Создан экспериментальный стенд для измерений времени горения частиц борсодержащих соединений в условиях, приближенных к условиям в камере сгорания энергетической установки. Разработан простой «слепой» метод измерения скорости пламени по зависимости давления от времени в сферическом сосуде постоянного объема. Показана возможность применения этого метода для измерения нормальной скорости горения газов и обсуждены его преимущества и ограничения. Изучено распространение пламени над тонкой пленкой жидкого топлива (углеводороды и спирты) на подложках, при различной концентрации O2. Установлено, что с повышением концентрации O2 скорость распространения пламени по пленке топлива растет быстрее, чем нормальная скорость соответствующей гомогенной стехиометрической смеси. Установлены ключевые параметры системы, определяющие скорость распространения пламени. Разработана математическая модель для численного моделирования процесса самовоспламенения водорода в водороднм дизеле. Проведен анализ различных вариантов работы водородного дизеля с подогревом воздуха и водорода. Указаны пути решения проблемы самовоспламенения топлива в водородном дизеле с целью снижения периода индукции и повышения надежности работы двигателя.