Научный отчет № 5490

Название

Об ЭГД структуре углеводородного пламени. (Промежуточный).

Авторы

Полянский В.А., Панкратьева И.Л., Власов П.А.

Аннотация

В отчете рассматривается электрогидродинамическая (ЭГД) структура факела углеводородного пламени в плоском канале. Исследование основано на применении методов электрогидродинамики для описания химически реагирующих многокомпонентных неравновесных газовых смесей. Рассматривается двумерное неизотермическое течение в плоском канале многокомпонентной химически реагирующей газовой смеси, содержащей заряженные частицы двух сортов: с положительным и отрицательным знаком заряда. Считается, что заряженные частицы составляют малую примесь в несущей среде электрически нейтральных частиц и в отсутствие приложенных полей не влияют на течение. Движение среды в целом описывается обычными уравнениями сохранения импульса и энергии для вязкой жидкости, в которые добавлена объемная кулоновская сила. В уравнениях для заряженных частиц учитывается диффузия и дрейф в электрическом поле, объемные реакции ионизации и рекомбинации, а также поверхностные электрохимические процессы с поглощением заряженных частиц. В пламенах при температурах в диапазоне 1500 - 4000 К и давлениях порядка атмосферного основным источником заряженных частиц служит реакция хемоионизации, когда при столкновении двух нейтральных молекул образуется положительный ион и электрон. Источник зависит от концентраций реагирующих компонент смеси и от кинетической скорости реакции хемоионизации, величина которой определяется температурой. В окрестности границ пламени, очевидно, имеются большие градиенты указанных выше параметров, а следовательно, существует сильная пространственная неоднородность источника. В отчете показано, что в этих условиях вблизи границ пламени образуются узкие области объемного электрического заряда (типа биполярных двойных слоёв) и даже при отсутствии внешнего приложенного поля появляются кулоновские силы, действующие на поведение пламени. При этом в биполярных слоях эти силы имеют противоположные направления, что может приводить к возникновению неустойчивостей в окрестностях границ пламени, влияющих на эффективность процесса горения. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-01-00056).

Год публикации

2021 г.

Объём

18 с.

Научный руководитель

Полянский В.А.

Ключевые слова

электрогидродинамика, высокотемпературная химически неравновесная газовая смесь, химическая ионизация, электрический зонд с проводящей и изолированной поверхностью.