автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Влияние электрического поля на тепловую структуру диффузионного пламени коаксиальных струй

На правах рукописи

БОБРОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ТЕПЛОВУЮ СТРУКТУРУ ДИФФУЗИОННОГО ПЛАМЕНИ КОАКСИАЛЬНЫХ СТРУЙ

Специальности:

05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки

летательных аппаратов 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2008

003458476

Работа выполнена в Вятском государственном университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Решетников Станислав Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гафуров Руханил Абдулкадырович

доктор технических наук, профессор Афанасьев Владимир Васильевич

Ведущее предприятие: ОАО «Казанское ОКБ «Союз», г. Казань

Защита состоится 28 января 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д212.079.02 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г.Казань, Карла Маркса, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева, с авторефератом на сайте http://www.kai.ru

Автореферат разослан Г*. декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Г. Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Большинство топлив, применяемых в ракетостроении, являются смесевыми твердыми топливами (СТТ). Исходя из применения их в тех или иных устройствах необходимо большое разнообразие в величинах скорости горения (от долей миллиметра до метров в секунду), различные законы горения - положительные, нулевые и отрицательные, требования к температурному коэффициенту разрабатываемых составов. Ставится вопрос об изменении скорости горения топлива в процессе работы двигателя.

Способы регулирования закономерностей горения СТТ можно разбить на два класса - это рецептурные и физические. При рецептурном способе используются различные окислители и горючесвязующие, изменяется фракционный состав окислителей, в состав вводятся ингибиторы и катализаторы горения, металлы, высокоэнергетические добавки. Физические методы способствуют изменению скорости горения за счет конструктивных приемов, например, введение в топливо теплопроводящих элементов, воздействия магнитными и электрическими полями.

Основное тепловыделение и тепловой поток, определяющий регрессию к-фазы, а, следовательно, и скорость горения СТТ, определяются диффузионным пламенем между пиролизатом связующего и парами окислителя. Исходя из этого, управление скоростью горения СТТ наиболее эффективно посредством воздействия на данное пламя. Такое воздействие возможно при помощи наложения внешнего электрического поля на горящую поверхность топлива. При этом благодаря наличию квазистационарных разноименно заряженных зон геометрия пламени меняется, что изменяет тепловой поток в к-фазу и скорость горения.

Геометрия диффузионного пламени обычно описывается и рассчитывается в рамках модели Бурке-Шуманна, рассматривающей горение коаксиальных струй.

Систематические исследования температурной и электрической структуры диффузионных пламен коаксиальных струй, влияния на параметры горения внешнего электрического поля отсутствуют. Это не дает возможности описать механизм воздействия внешнего поля на структуру пламени и прогнозировать результат воздействия электрического поля на процесс горения СТТ.

Исходя из вышесказанного, исследование влияния внешнего электрического поля на тепловую структуру диффузионного пламени коаксиальных струй дает новые научные данные для дальнейшего развития системы знаний по проектированию и разработке РДТТ.

Цель работы. Развитие системы знаний, детализация моделирования процесса горения с целью нахождения возможности и методики управления величиной скорости горения СТТ при помощи внешнего электрического поля.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

• Разработать и изготовить экспериментальную установку по исследованию тепловой и электрической структуры диффузионных пламен коаксиальных струй, моделирующих горение СТТ;

• Исследовать распределения температур и электрических потенциалов в диффузионных пламенах коаксиальных струй. Определить места источников и стоков тепла и локализации положительных и отрицательных зарядов;

• Определить влияние коэффициента избытка окислителя и природы инертного разбавителя на тепловую и электрическую структуру, рассматриваемых пламен;

• Определить влияние внешнего электрического поля на геометрию и тепловую структуру диффузионного пламени коаксиальных струй при различных инертных разбавителях и в зависимости от величины коэффициента избытка окислителя;

• На основе полученных результатов исследовать механизм действия электрического поля на скорость горения СТТ.

Методы исследования. Микротермопарное измерение температурных полей, замер электрических потенциалов электростатическим микрозондом Ленгмюра с последующим сбором данных и обработкой их при помощи измерительно-вычислительного комплекса, кино- и фотосъемка.

Научная значимость состоит в том, что в данной работе получен новый научный результат, который заключается в следующем:

На изготовленной установке произведено моделирование пламен, реализующихся при горении СТТ.

Изучено распределение температуры и электрического потенциала при диффузионном горении коаксиальных струй в зависимости от величины коэффициента избытка окислителя и природы инертного разбавителя. Найдены места локализации тепловых и электрических источников.

Найдено и описано изменение геометрии пламени, распределения температуры, мест локализации тепловых источников в результате взаимодействия внешнего электрического поля с заряженными областями пламени.

На основании полученных экспериментальных результатов дана интерпретация механизма влияния электрического поля на скорость горения СТТ.

Достоверность результатов работы обеспечивается соответствующей точностью и тарировкой измерительных систем, воспроизводимостью результатов экспериментов, использованием современных компьютерных аппаратных и программных средств сбора и обработки данных.

Практическая ценность и внедрение. Полученные результаты позволяют описать механизм влияния электрического поля на скорость горения СТТ и служат рекомендациями при разработке методологии регулирования процесса горения СТТ с помощью внешнего электрического поля.

Установленные в работе закономерности создают предпосылки для разработки принципиально новых способов управления, контроля процесса горения на основе использования электрических явлений в пламени. Полученные экспериментальные данные можно использовать для описания механизмов взаимодействия пламени газообразных, жидких, дисперсных и твердых веществ с электрическим полем.

Работа отмечена грантом «УМНИК 2007» по теме «Разработка методики интенсификации процесса горения внешним электрическим полем для энергетических установок» (№ госрегистрации 7754).

Научная и практическая значимость работы подтверждена актом об использовании результатов диссертационной работы ФГУП «НПО «Техномаш».

Личное участие. Автором спроектирована и создана экспериментальная установка по исследованию тепловой и электрической структуры диффузионных пламен коаксиальных струй, реализующихся при горении СТТ, проведены экспериментальные исследования, апробирован способ определения локальных значений температуры и электрического потенциала области горения, обработаны и проанализированы полученные экспериментальные данные, выполнено обобщение полученных результатов. Все результаты работы получены автором лично.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Наука -производство - технология - экология», Киров, 2006, 2007, 2008; Международная научная конференция «Туполевские чтения», Казань, 2005, 2006, 2007, 2008; «VI Минский международный форум по тепло- и массообмену», Минск, 2008.

По результатам работ автор удостоен наград: Диплом I ст. международной научной конференции «XV Туполевские чтения», Казань, 2007; Диплом I ст. международной научной конференции «XVI Туполевские чтения», Казань, 2008.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ. Из них: 14 тезисы докладов научно-технических конференций, 1 тезисы доклада на международном форуме по тепло- и массообмену (Минск), 1 рукопись-монография, 2 статьи в журналах, в том числе 1 в журнале, рекомендуемом ВАК для публикации основных результатов диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 109 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 67 библиографических источников и приложения. Работа иллюстрирована 70 рисунками и содержит 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель работы, объект и предмет исследования. Сформулированы научные результаты, выносимые на защиту, определены их научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об использовании и внедрении результатов работы.

В первой главе рассмотрен процесс горения и электрические явления, его сопровождающие. Отмечается, что горение в большинстве случаев сопровождается образованием заряженных частиц в сверхравновесных концентрациях. В пламенах зарегистрировано несколько десятков различных ионов, концентрации могут достигать 1018 м"3. За высокую концентрацию ионов в пламени ответственен процесс хемиионизации.

Рассмотрен ряд экспериментальных работ, указывающих на то, что заряженные частицы локализуются в определенных зонах относительно фронта пламени. На основании этого делается вывод, что пламя имеет собственную квазистационарную электрическую структуру.

Показана возможность управления процессом горения внешним электрическим полем путем изменения формы пламени. Эффект воздействия электрического поля на процесс горения различен и зависит от условий эксперимента, напряженности и взаимной ориентации внешнего и собственного электрического поля пламени. В основном экспериментальные работы относятся к влиянию электрического поля на горение газов, значительно меньшая часть работ относится к горению жидкостей и твердых топлив в электрическом поле.

Показано, что при наложении электрического поля на горящий образец скорость горения конденсированных смесей на основе ПХА может изменяться на 20-30%. Приведены данные по влиянию магнитных и электромагнитных полей на газофазные пламена.

Приводится обзор методов измерения температуры и электрических характеристик пламени. На основании которого выбраны методы, наиболее подходящие для измерения требуемых характеристик рассматриваемых типов пламен.

Во второй главе описывается экспериментальная установка и методика проведения эксперимента. Экспериментальная установка состоит из пяти функциональных частей: устройства подвода газов, устройства позиционирования, газовой горелки, пассивного зонда (термопары), электроизмерительной цепи. Схема установки показана на рис. 1 ,а.

Газовая горелка представляет собой две кварцевые трубы, расположенные соосно. Радиусы струй: внутренняя (горючее) - 4 мм, внешняя (окислитель) - 10 мм. Пламя образуется на срезе внутренней трубы горелки (рис. 1,6).

Изменение коэффициента избытка окислителя а,, позволяет получить пламена различной формы (рис. 1,6): при а0<1 образуется блюдцеобразное пламя (1), при а0~1 - цилиндрическое пламя (2), при Оо>1 - колоколообразное

пламя (3). Объемный расход горючего изменяется в интервале 0,54+2,7 см3/с, расход окислителя - 13+16 см3/с, 11е лежит в интервале 6+50.

Для изучения влияния внешнего электрического поля на процесс горения ставятся перпендикулярно потоку газа два сетчатых электрода (Э1 и Э2) радиусом 9 мм, на которые подается разность потенциалов с высоковольтного стабилизированного выпрямителя ВСВ-2. Первый электрод нанизан на трубку горючего и находится на 5 мм ниже ее среза. Второй - над пламенем, не касаясь его (рис. 1,6).

Рис. 1 Схема экспериментальной установки (а) и рабочей ячейки (б) Исследования внутреннего электрического поля пламени проводятся с помощью одноэлектродного пассивного зонда, изготовленного из нихромовой нити толщиной 0,2 мм. Зонд покрыт изолирующим материалом: кварцевым капилляром толщиной стенок 0,2 мм, конец капилляра оплавлен. Процесс горения фотографировался.

При измерении температуры в области горения зонд заменяется хромель-алюмелевой микротермопарой диаметром 60 мкм. Роль регистрирующего устройства выполняет персональный компьютер с установленной в него электронной платой сбора данных PCL-818HG фирмы Advantech®. Процесс проведения эксперимента контролируется компьютерной программой, написанной на языке визуального программирования Borland® Delphi™ 6 с использованием среды программирования для автоматизации технологических процессов Advantech® GeniDAQ™ 4.11. Программа работает в операционной среде Microsoft® Windows™.

Положение зонда и термопары в пламени определяется устройством позиционирования. Устройство позиционирования вносит зонд на заданную глубину на время, определяемое таймером. После срабатывания таймера зонд извлекается из пламени. Задается значение глубины. Цикл измерений повторяется. После прохождения всего цикла измерения по горизонтальному уровню трубка горючего опускается ниже на заданную высоту. Цикл измерений повторяется. Шаг по горизонтальной оси составляет 0,5 мм, по

вертикальной оси - 1 мм. В среднем при зондировании одного пламени снимаются значения примерно для 200 точек.

Результаты экспериментов представляются в виде цифровых фотографий изучаемых пламен, на которые с помощью графического редактора перенесены результаты замеров, обработанные в интегрированной программной системе автоматизации математических расчетов Mathcad2001 фирмы MathSoft®.

В третьей главе диссертации содержатся результаты экспериментов по изучению тепловой и электрической структуры диффузионных пламен пропана и кислорода с инертной добавкой Не, N2, Аг. Содержание инертной добавки в смеси для всех экспериментов составляет 73 объемных процента.

Получены закономерности влияния электрического поля на тепловую структуру изучаемых пламен. Рассматриваются поля напряженностью 70 кВ/м. Значение разности потенциалов подбирается таким образом, чтобы электрическое поле достаточно сильно изменяло форму пламени и, в то же время, пламя оставалось устойчивым все время проведения эксперимента.

В интервале изменения напряженности электрического поля от 0 до 30 кВ/м, положение источников тепловыделения относительно фронта пламени остается неизменным, значения экстремальных величин температуры, а также форма фронта изменяются незначительно.

При напряженности поля выше 120 кВ/м фронт пламени становится неустойчивым, возникают колебания пламени, в некоторых случаях электрический пробой.

Приведенные в реферате данные для пламени с инертной добавкой гелия в составе окислителя и полученные закономерности являются общими для исследуемых инертных добавок.

На рис. 2 представлено распределение температур и месторасположение источников выделения тепла, полученные при обработке замеров температурного поля пламени с коэффициентом избытка окислителя равном 0,4. Максимальная температура в пламени составляет 1180 К. Область тепловыделения локализована в нижней части фронта пламени в зоне голубого свечения. Расстояние от источника тепловыделения до среза трубки горючего составляет 1 мм. Наибольший градиент температуры наблюдается в направлении от области подачи окислителя во фронт пламени.

При коэффициенте избытка окислителя равном 0,7 реализуется пламя цилиндрической формы (рис. 3). Область максимальных температур располагается в нижней части фронта пламени. Величина максимальной температуры пламени составляет 1450 К, расстояние от источника тепловыделения до среза трубки горючего составляет 5 мм.

В пламени колоколообразной формы (рис.4) реализуемом при а0=1,5 максимальное значение температуры составляет 1270 К. Данная область располагается по оси в верхней части пламени в зоне ярко-желтого свечения. Источник выделения тепла удален от среза трубки горючего на расстояние 6 мм.

На рис. 5 представлены (а) - экспериментально полученное распределение электрических потенциалов в области горения; (б)-линии

напряженности собственного электрического поля пламени, полученные при анализе электрической структуры пламени.

В пламени, реализуемом при Оо=0,4 отрицательный заряд локализован вблизи источника тепловыделения (рис. 2,6). Область локализации положительного заряда сосредоточена на оси пламени.

В цилиндрическом пламени (а<,=0,7) первая область локализации отрицательного заряда сосредоточена в нижней части пламени в середине голубого свечения фронта пламени (рис. 6) на 2,5 мм ниже источника выделения тепла (рис. 3). Вторая область локализации отрицательного заряда сосредоточена вблизи видимых границ пламени, на высоте 11,5 мм от среза горелки, в области значений температур 1200-4300 К. Две области локализации положительного заряда располагаются на оси пламени, разделены зоной оранжевого свечения.

В колоколообразном пламени источник отрицательного заряда находятся вблизи фронта пламени в нижней части зоны ярко-голубого свечения (рис. 7) и не совпадает с источником тепла как для случая блюдцеобразного, так и цилиндрического пламени. Источник положительного заряда находится на оси пламени, в зоне ярко-желтого свечения, на 2 мм ниже источника тепла (рис. 4).

При наложении на блюдцеобразное пламя электрического поля напряженностью 70 кВ/м, направление вектора напряженности которого совпадает с направлением потока газа (условное обозначение Е1Т), пламя прижимается к срезу трубки горючего (рис. 8). Высота пламени уменьшается на 35%, ширина верхней и нижней частей пламени увеличивается на 15% и 10% соответственно по отношению к размерам пламени в отсутствии внешнего поля (рис. 2). Расстояние от тепловых источников до среза трубки горючего не изменяется, происходит их смещение по горизонтали на 1,7 мм (30%) в направлении от оси симметрии пламени. В пламенах с инертной добавкой азота и аргона в составе окислителя источники тепловыделения приближаются к срезу трубки горючего на 40 и 30% соответственно. Вблизи среза трубки горючего на оси потоков наблюдается снижение температуры в среднем на 50 К.

При изменении направления поля на противоположное происходит искривление фронта пламени, в верхней части пламени появляется оранжевое свечение, возрастает интенсивность свечения фронта пламени (рис. 9). По отношению к пламени в отсутствии поля высота пламени остается постоянной. При этом источник тепловыделения удаляется от среза трубки горючего и находится на высоте 2 мм.

В пламени колоколообразной формы (рис. 10), помещенном в электрическое поле Ец=70 кВ/м, наряду с изменением формы пламени происходит возрастание максимальной температуры на 100 К до 1370 К. Пламя изменяет форму с колоколообразной на конусообразную. Высота пламени увеличивается на 40%. Область выделения тепла располагается вблизи вершины пламени на расстоянии 10 мм от среза трубки горючего.

Фронт пламени, помещенного в электрическое поле Е^=70 кВ/м, принимает форму полусферы (рис. 11). Высота пламени снижается на 20%,

ширина нижней части пламени увеличивается на 30%. Источник выделения тепла приближается к срезу трубки горючего на 1 мм и располагается на высоте 5 мм. Максимальное значение температуры уменьшается на 60 К и составляет 1210 К. Воздействие электрического поля на геометрию фронта и тепловую структуру пламен с азотом и аргоном в составе окислителя имеет сходный характер.

В четвертой главе диссертации обсуждаются результаты экспериментов. Отмечается скудность литературных данных по электрической и тепловой структуре пламен блюдцеобразной формы, а также работ по изучению влияния на данное пламя электрических полей.

При направлении вектора напряженности электрического поля по потоку газа для пламен блюдцеобразной формы происходит снижение максимальной температуры, а для пламен с избытком окислителя - ее повышение. При обратном направлении поля максимальная температура пламен с недостатком окислителя остается постоянной, а для пламен с избытком окислителя происходит снижение значения максимальной температуры. Наибольшее возрастание температуры колоколообразных пламен происходит при использовании азота в качестве инертной добавки в составе окислителя, далее идет гелий и аргон.

Показано, что влияние электрического поля на положение источников выделения тепла обусловлено их локализацией в области образования зарядов определенного знака, зависящего от коэффициента избытка окислителя. Образование заряженных частиц в пламени, по мнению многих исследователей, является следствием реакций хемиионизации с образованием в хемилюминесцентной зоне первичных ионов СНО+ и С3Н3+ и электронов, которые способны ионизировать и другие молекулы с образованием положительно и отрицательно заряженных ионов 02', 03\ 04", С03", С04", N02", N03" и Н30+, СН3+ С2Н20\ С3Н3+, NO+ и образованием в предпламенной области положительных и отрицательных ионов по реакции CmHn+02—> СгаНп., +Н02.

Зависимость величины относительного изменения положения источников выделения тепла от напряженности электрического поля представлена рис. 12, где пунктирные линии соответствуют пламени с недостатком окислителя, сплошные - с избытком.

Одним из применений результатов диссертационной работы является качественное прогнозирование изменения теплового потока к поверхности к-фазы при наложении на пламя СТТ электрического поля. Расчет производится на основе полученных аналитических выражений в(Е) - относительного изменения положения источников выделения тепла в диффузионном пламени от величины и направления электрического поля.

Рассмотрим одномерную модель горения. Фронт диффузионного пламени имеет температуру TF, представляет собой плоскость, перпендикулярную оси координат Ох, и удален на расстояние xF от поверхности, которая имеет температуру Ts. Тепловой поток от пламени направлен к поверхности к-фазы, массовый поток продуктов газификации к-фазы направлен от поверхности СТТ.

Баланс энергии диффузионного пламени имеет вид:

dx

■ ^ vrdT

dx

где т - массовая скорость горения, <3Р -тепловой эффект диффузионного пламени, Х7 - теплопроводность продуктов газификации к-фазы.

При условии адиабатности горения величина теплового потока от плоского фронта диффузионного пламени к поверхности горения СТТ определяется выражением:

q = rii Qf ехр(-

шс/х, ЛТ

Относительное изменение теплового потока при изменении расстояния от источника выделения тепла до к-фазы рассчитывается как:

шс„

-(хГЕ xF0)

Яг

— = ехр

Чо

где хРЕ, Хро - положение источника тепловыделения при наложении электрического поля на СТТ и в отсутствии его.

Полагая, что экспериментально полученные закономерности изменения положения источников тепловыделения при наложении на область горения электрического поля сохраняются при переходе к диффузионному пламени СТТ между пиролизатом связующего и парами окислителя, то зависимость величины относительного теплового потока в к-фазу от напряженности электрического поля принимает следующий вид: т

Че_ Чо

= ехр

ШСР

' Лт

-£( Е)хр0)

где е(Е) ХР0=ХРЕ-ХР0.

На рис. 13 представлена рассчитанная теплового потока к поверхности горения перхлората аммония (ПХА) 160 мкм от

зависимость относительного однофракционного топлива напряженности

ср=1550 Дж/(К-кг),

величины

электрического поля: m =18,7 кг/(м2-с), xfo=15'10"6m Л=1,21 Bt/(K-m),s(E)=-7-10"7-E2-0,0029-Е.

Изменение теплового потока в к-фазу приведет к пропорциональному изменению линейной скорости горения СТТ.

Экспериментальные исследования других авторов по влиянию электрического поля на скорость горения СТТ показывают увеличение линейной скорости горения однофракционного топлива перхлората аммония (ПХА) 600 мкм при направлении вектора напряженности электрического поля к поверхности горения образца. При противоположном направлении вектора напряженности происходит уменьшение линейной скорости горения.

Кривая зависимости относительного изменения скорости горения однофракционного топлива (ПХА) 600 мкм от напряженности электрического поля (рис. 13) коррелируется с кривой прогнозируемого изменения теплового потока к поверхности однофракционного топлива

(ПХА) 160 мкм при относительном смещении положения источника тепловыделения в результате наложения электрического поля (рис. 13), что указывает на возможность управления линейной скоростью горения СТТ путем изменения величины теплового потока в к-фазу от диффузионного пламени струй пиролизата связующего и паров окислителя, при изменении положения источников выделения тепла в результате наложения внешнего продольного электрического поля на область горения.

ВЫВОДЫ

1. Создана экспериментальная установка и измерительно-вычислительный комплекс для исследования тепловой и электрической структуры пламен.

2. Найдена геометрия диффузионных пламен коаксиальных струй, распределение температуры и электрических потенциалов, местоположение источников тепла и места локализации положительных и отрицательных зарядов в зависимости от коэффициента избытка окислителя и природы инертного разбавителя.

3. Показано, что для всех рассматриваемых инертных добавок в составе окислителя зона выделения тепла в пламенах с недостатком окислителя, заряжена отрицательно, а при избытке окислителя - положительно.

4. Определено влияние внешнего электрического поля на геометрию, тепловую структуру, максимальную температуру диффузионного пламени в зависимости от величины коэффициента избытка окислителя при различных инертных разбавителях.

5. На основании полученных экспериментальных результатов дана интерпретация механизма влияния электрического поля на скорость горения смесевого твердого топлива.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

Научные статьи, опубликованные в изданиях, определённых ВАК:

1. Бобров A.C. Влияние расхода компонентов на эмиссионные свойства диффузионных пламен коаксиальных струй /Решетников С.М., Бобров A.C.// Известия ВУЗов. Авиационная техника. 2007. №4. С.68-69

Работы, опубликованные в других изданиях:

2. Бобров A.C. Влияние азота и гелия на распределение электрического потенциала в диффузионных пламенах /Решетников С.М., Бобров A.C., Фокин A.A.// Деп. в ВИНИТИ. Вятский ГУ - Киров. 2006 - 55 е.: ил. -Библиогра.: 40 назв. - Рус. 13.06.2006, №784-В2006

3. Бобров A.C. Зависимость электрического потенциала и температуры диффузионного пламени от природы инертной добавки /Решетников С.М., Бобров A.C.// Общественный химический журнал "Бутлеровские сообщения», Казань. 2006. Т.8. № 3. С.59-65

А. Бобров A.C. Механизм распределения электрических зарядов в пламени /Решетников С.М., Бобров A.C.// VI Минский международный форум по тепло- и массообмену: Тезисы докладов и сообщений. Минск. 2008. С.353-355

5.БобровA.C. Напряженность электрического поля и концентрация заряженных частиц в диффузионном пропано-кислородном пламени /Фокин A.A., Бобров A.C., Решетников С.М.// Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция посвященная 1000-летию города Казани: Материалы конференции. Том I. Казань: Изд-во КГТУ. 2005. С. 186-187

6. Бобров A.C. Экспериментальное определение и расчет геометрии диффузионного блюдцеобразного пламени с использованием модели Бурке-Шуманна /Решетников С.М., Фролов В.М., Бобров A.C.// Наука -производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 4. Киров: Изд-во ВятГУ. 2006. С.157-159

1. Бобров A.C. Распределение электрического потенциала в диффузионном пламени в зависимости от природы и концентрации инертного газа в составе окислителя /Бобров A.C., Решетников С.М.// Наука -производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 4. Киров: Изд-во ВятГУ. 2006. С. 160-162

8. Bobrov A.S. Estimation of inaccuracy of measurements of the distribution of potential in low-temperature plasma /Bobrov A.S., Reshetnikov S.M.// Наука -производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 8. Киров: Изд-во ВятГУ. 2006. С.296-302

9.БобровA.C. Распределение электрического заряда в диффузионном пламени в присутствии азота и гелия /Бобров A.C., Решетников С.М.// XIV Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том II. Казань: Изд-во КГТУ. 2006. С.24-25

10. Бобров A.C. Управление геометрией диффузионного пламени внешним электрическим полем /Решетников С.М., Бобров A.C.// Наука -производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 4. Киров: Изд-во ВятГУ. 2007. С.150-152

11 .БобровA.C. Воздействие электрического поля на свечеобразное диффузионное пламя /Решетников С.М., Бобров A.C., Зырянов И.А.// Наука -производство — технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 4. Киров: Изд-во ВятГУ. 2007. С.153-155

12. Бобров A.C. Воздействие внешнего электрического поля на процесс горения /Бобров A.C., Решетников С.М.// Наука - производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 9. Киров: Изд-во ВятГУ. 2007. С.71-73

13. Бобров A.C. Вращательное движение пламени в электрическом поле /Бобров A.C., Решетников С.М.// XV Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том I. Казань: Изд-во КГТУ. 2007. С.268-270

14. Бобров A.C. Влияние внешнего поля на процесс сажеобразования /Решетников С.М., Бобров A.C., Зырянов И.А.// Наука - производство -технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 3. Киров 2008. С.167-169

15. Бобров A.C. Особенности диффузии заряженных частиц в пламени /Решетников С.М., Зырянов И.А., Бобров A.C.// Наука - производство -технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 3. Киров: Изд-во ВятГУ. 2008. С.165-166

16. Бобров A.C. Воздействие поля плоского конденсатора на форму ламинарного диффузионного пламени /Бобров A.C., Зырянов И.А.// Наука -производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 7. Киров: Изд-во ВятГУ. 2008. С.145-149

17. Бобров A.C. Напряженность электрического поля фронта горения / Бобров A.C., Лаптев A.C., Решетников С.М.// XVI Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том I. Казань: Изд-во КГТУ. 2008. С.261-263

18. Бобров A.C. Участие инертных газов в ионизационно-рекомбинационных процессах в пламени /Бобров A.C., Зырянов И.А., Решетников С.М.// XVI Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том I. Казань: Изд-во КГТУ. 2008. С.243-245

ПРИЛОЖЕНИЕ

Н, мм

':......л\ .....:: ^

Ч „ \ / ^ / ,1» ■■.. /

Ч/ ■

■Ш'

;'. - . : / * ш» . ;

I ! И

/ /

гт^

\л /

\ \ ! у—

-------- V , .,г

✓ *•'. к. мм

Рис. 2 Распределение температуры (а), тепловые потоки в пламени (б), добавка в составе

окислителя - Не, — изотермы (К), ••• - линии тепловых потоков, © - источник тепловыделения, Тм- максимальная температура в пламени, ао=0,4

и-к

15

и

13

и п-

10»876343210'

_: : ': : _R, мм

"I—I—I* I I—1—1—1—I—Г~|—I—1—Г~1—1—Г

-9-8-7-6-3-4-3-2-1 0 1 2 3 4 3 6 7 8 9

Рис. 3 Тепловые потоки в пламени, Не, ао=0,7

' Н, мм м| , ,— ----; —■ мд

Рис. 4 Тепловые потоки в пламени, Не, а0=1,5

Рис. 5 Распределение электрических потенциалов (а), силовые лини электрического поля пламени (б), — эквипотенциальные линии, — линии напряженности электрического

поля пламени, Не, ао=0,4

]Н, мм

! • 1 I

К \/"\

Г\ \\ "><" /V /I

\ \ I \ II / I / /.

\ \ ' \ \ ' \ » I ■ \ ! I / \ !

V ^ ! / / //

Ч. V У ! /

I \ ' ••-----V М ..____________ > / •«

/ ч // V// \\ 1> \

/ ') ¡/ \! / Ч / 1 ' ...«•: 'л. у—'

I а V! /'"' ц' > I

' ' /V ж х ) \ •■ ! ! * -------------------------/ К Л ./..

Н;мм

У

I

'Л \\

/ / \ \

\

Рис. 6 Силовые лини электрического поля Рис. 7 Силовые лини электрического поля пламени, Не, ао=0,7 пламени, Не, а0=1,5

/ // \\ \ / / нгии ' [ 1 V \ ' \ ........ ! 7 1 / / NN 1 Ч ! // \\ 1 ¿/ N/У/ \\\/

ч/л ШИ ---------X ------------ / .....-"¿п и им

Рис. 8 Тепловые потоки в пламени, Рис. 9 Тепловые потоки в пламени,

Е„=70 кВ/м, Не, ао=0,4 Е1Г=70 кВ/м, Не, а„=0,4

Рис. 10 Тепловые потоки в пламени, Рис. 11 Тепловые потоки в пламени,

Е„=70 кВ/м, Не, а0=1,5 Е1Т=70 кВ/м, Не, Оо=1,5

(hrhoVho

E. kB/M

-0,65

Инертная добавка. а„

♦ Ar. 1,5 ■ N3,1.5 ж Не. 1.5

* Ar. 0.4 • N3.0.4 х Не. 0.4

Рис. 12 Зависимость величины относительного смещения положения источников тепловыделения в пламени от напряженности электрического поля

Че'ОО , UE/Uo

1,3-

_ 1,2-

0,9- —■ ■--

1-1 |---1 0,8 ё^м

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

Рис. 13 Влияние электрического поля на процесс горения СТТ

- - - прогнозируемое изменение теплового потока к поверхности СТТ на основе (ПХА) 160 мкм при относительном смещении положения источника тепловыделения в результате наложения электрического поля;

— экспериментальная зависимость относительного изменения линейкой скорости горения СТТ на основе (ПХА) 600 мкм от напряженности электрического поля

Заказ №125 Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз.

Центр полноцветной печати "Новая техника"

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Ионизация при горении.

1.1.1. Электрическая структура пламени.

1.1.2. Влияние коэффициента избытка окислителя на ионизацию при горении.

1.1.3. Влияние инертных добавок на ионизацию при горении.

1.2. Влияние электрического поля на процесс горения.

1.2.1. Влияние электрического поля па характеристики процесса горения.

1.2.2. Повышение экологичности сжигания топлив в энергетических установках.

1.2.3. Влияние электрического поля на процесс горения жидкостей.

1.3. Влияние магнитного поля на геометрию пламени.

1.4. Влияние электрического поля на геометрию пламени.

1.5. Методы исследования электрофизических характеристик пламени

1.5.1. Микроволновая диагностика.

1.5.2. Зонд Ленгмюра.

1.5.3. Двойной электрический зонд.

1.5.4. Электростатический зонд.

1.5.5. Оптические методы измерения температуры.

1.5.6. Измерение температуры с использованием термопар.

1.5.7. Термометр сопротивления.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Экспериментальная установка.

2.2. Методика проведения эксперимента и обработки экспериментальных данных.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. визуализация экспериментальных данных.

3.2. Тепловая структура диффузионного пламени.

3.2.1. Тепловая структура пламени, инертная добавка в составе окислителя - Не.

3.2.2. Тепловая структура пламени, инертная добавка в составе окислителя - N2.

3.2.3. Тепловая структура пламени, инертная добавка в составе окислителя - Аг.

3.3. Электрическая структура диффузионного пламени.

3.3.1. Электрическая структура пламени, инертная добавка в составе окислителя - Не.

3.3.2. Электрическая структура пламени, инертная добавка в составе окислителя - N2.

3.3.3. Электрическая структура пламени, инертная добавка в составе окислителя - Аг.

3.4. Выбор напряженности электрического поля наиболее эффективно влияющей на горение.

3.5. Влияние электрического поля на тепловую структуру пламени

3.5.1. Тепловая структура пламени при наложении продольного постоянного электрического поля, инертная добавка в составе окислителя - Не.

3.5.2. Тепловая структура пламени при наложении продольного постоянного электрического поля, инертная добавка в составе окислителя - N2.

3.5.3. Тепловая структура пламени при наложении продольного постоянного электрического поля, инертная добавка в составе окислителя - Аг.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Влияние инертной добавки на температуру области горения.

4.2. Влияние коэффициента избытка окислителя на температуру области горения.

4.3. Влияние коэффициента избытка окислителя и природы инертной добавки на электрический потенциал области горения.

4.4. Изменение электрической и тепловой структуры пламен при переходе от богатых к бедным пламенам.

4.5. Влияние внешнего электрического поля на тепловую структуру пламени.

4.6. Изменение теплового потока в к-фазу при наложении электрического поля на горящую поверхность СТРТ.

Большинство современных твердых топлив, применяемых в двигателе-строении, являются смесевыми, так как по сравнению с баллиститными, они имеют более высокий удельный импульс и при их разработке имеются большие возможности создания композиций с самыми разнообразными сочетаниями свойств.

Способы регулирования закономерностей горения СТРТ можно разбить на два класса — это рецептурные и физические.

При рецептурном способе используются различные окислители и горю-чесвязующие, изменяется фракционный состав окислителей, в состав вводятся ингибиторы и катализаторы горения, металлы, высокоэнергетические добавки. Все эти действия позволяют получить необходимые уровень скорости, закон горения и температурный коэффициент. Это является причиной большой номенклатуры существующих твердых топлив и огромной потребности в разработках новых с необходимыми свойствами.

Физические методы способствуют изменению скорости горения за счет конструктивных приемов, например, введение в топливо теплопроводящих элементов, обычно нитей [1], воздействие магнитными [2] и электрическими полями [3,4].

В данной работе экспериментально изучена и показана возможность управления скоростью горения ТРТ при помощи внешнего электрического поля.

Горение смесевого топлива включает как особенности горения газовых систем (диффузионных и предварительно перемешанных), так и конденсированных. Здесь необходимо выделить три класса явлений - гетерогенные, к-фазные и газофазные. Гетерогенные процессы — это гетерогенное окисление связующего; к-фазные - это линейный пиролиз окислителя и связующего и подповерхностное разложение окислителя, охладителя и других составляющих; газофазные - это процессы, включающие в себя два вида пламен - кинетическое и диффузионное.

Смесевые топлива в простейшем случае состоят из распределенных внутри матриц из горючего (полимера) частиц окислителя. Процесс горения СТРТ включает в себя, в виде подпроцесса, горение полимерного связующего. Полимеры относятся к классу веществ, газифицирующихся при горении. Они имеют температуру разложения ниже температуры кипения и поэтому образуют газообразные продукты горения в результате разложения. При диффузионном горении полимеров выделяют пять зон: зоны прогрева и реакции в конденсированной фазе, предпламенная зона и зона реакции в пламени, зона продуктов сгорания. Процесс горения полимеров в газовой фазе лимитируется массооб-менном диффузионного пламени, а газификация полимера - теплообменом от пламени к полимеру. Основное количество энергии передается конвективным и кондуктивным теплообменом [6,5].

Режим горения смесевого твердого ракетного топлива зависит от его фракционного и химического состава [5]. На рис. 1 схематически представлены пламена, реализуемые при горении монофракционного СТРТ, с окислителем способным к самостоятельному горению, причем в случае а - избыток окислителя, а в случае б — горючего (1 — монопламя окислителя, 2 — диффузионное пламя).

ШШ ягсв^ Л а

Рис. 1 Структура пламен СТРТ, 1 - кинетическое пламя окислителя, 2-диффузионное пламя Каждое из пламен в зависимости от положения обеспечивает поступление энергии в горючесвязующее и окислитель теплопроводностью. Унос же окислителя и связующего определяется теплоотводом из газовой фазы, реакцией разложения и фазовым переходом к-фазы. При изменении кинетики фазовых переходов ГСВ и окислителя изменяется форма диффузионного пламени и его вклад в нагрев к-фазы.

Актуальность темы.

Поскольку основное тепловыделение и тепловой поток, определяющий регрессию к-фазы, а, следовательно, и скорость горения СТТ, определяются диффузионным пламенем между пиролизатом связующего и парами окислителя [6,5]. То актуальной является задача экспериментального определения теплового состояния получаемого диффузионного пламени, расположения источников и стоков тепла.

Известно [7,8], что пламя, несмотря на свою низкую температуру, является плазмой. Более того, внутри пламени распределение зарядов упорядоченно, что приводит к наличию положительно и отрицательно заряженных зон [9].

В работе [10], показано существование квазистационарных областей зарядов в ламинарных пламенах полученных при сжигании предварительно приготовленных смесей метана и пропан-бутана с воздухом. Отрицательный потенциал сосредоточен во внутренней области пламени и достигает величины 24 мВ. Области положительного заряда сосредоточены вблизи выходного сечения горелки и распространяются вплоть до оси, отсутствуют во внутренних зонах диффузионных пламен выше по потоку.

Наличие распределенного электрического заряда в пламени позволяет управлять формой пламени при помощи внешнего электрического поля, а, следовательно, и положением источников тепла, тепловым потоком в к-фазу и, наконец, скоростью горения.

Не ясно влияние внешнего электрического поля на механизм химической реакции и на диффузионные процессы, что может являться предметом отдельного исследования. Известно [11], что исходное топливо претерпевает существенные изменения по пути к фронту пламени. В низкотемпературной зоне, в области подготовки, где раннее предполагалось наличие лишь теплофизических процессов, идет генерация заряженных частиц и ионно-молекулярные реакции.

Большой интерес исследователей уделяется вопросу взаимодействия пламени с электрическими полями, объясняется это прежде всего возможностью существенного воздействия на процесс горения без затраты большого количества энергии. Интенсивно исследуется участие заряженных частиц в образовании и росте зародышей сажи, в процессах воспламенения и распространения волны горения. Однако основные вопросы, связанные с механизмами образования первичных и последующих ионов, с ролью ионов в процессах происходящих при горении, использовании электрических свойств пламени для управления процессом горения, остаются открытыми.

Влияние электрического поля на процесс горения к-систем в настоящее время изучено мало. Экспериментальные работы по изучению влияния электрического поля на процесс горения к-систем, показали изменение скорости горения в зависимости от направления поля. Что позволяет сделать вывод о участии заряженных частиц в процессе горения к-систем. На сегодняшний день, не одна из существующих моделей гетерогенного горения топлива не рассматривает влияние электрофизических процессов, которые, несомненно, играют не маловажную роль в процессе горения.

Исходя из вышесказанного, актуальной становится задача по экспериментальному определению теплового состояния получаемого диффузионного пламени, расположения источников и стоков тепла и исследованию влияния внешнего электрического поля на тепловую структуру диффузионного пламени коаксиальных струй, с использованием полученных закономерностей для управления скоростью горения СТТ.

Цель диссертационной работы.

Развитие системы знаний, детализация моделирования процесса горения с целью нахождения возможности и методики управления величиной скорости горения СТТ при помощи внешнего электрического поля.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

• Разработать и изготовить экспериментальную установку по исследованию тепловой и электрической структуры диффузионных пламен коаксиальных струй, моделирующих горение СТТ;

• Исследовать распределения температур и электрических потенциалов в диффузионных пламенах коаксиальных струй. Определить места источников и стоков тепла и локализации положительных и отрицательных зарядов;

• Определить влияние коэффициента избытка окислителя и природы инертного разбавителя на тепловую и электрическую структуру, рассматриваемых пламен;

• Определить влияние внешнего электрического поля на геометрию и тепловую структуру диффузионного пламени коаксиальных струй при различных инертных разбавителях и в зависимости от величины коэффициента избытка окислителя;

• На основе полученных результатов исследовать механизм действия электрического поля на скорость горения СТТ.

Объект исследования.

Диффузионное ламинарное пламя коаксиальных струй.

Предмет исследования.

Электрическая и тепловая структура диффузионного ламинарного пламени коаксиальных струй пропана и кислорода с инертными добавками.

Научная значимость состоит в том, что в данной работе получен новый научный результат, который заключается в следующем:

На изготовленной установке произведено моделирование пламен, реализующихся при горении СТТ.

Изучено распределение температуры и электрического потенциала при диффузионном горении коаксиальных струй в зависимости от величины коэффициента избытка окислителя и природы инертного разбавителя. Найдены места локализации тепловых и электрических источников.

Найдено и описано изменение геометрии пламени, распределения температуры, мест локализации тепловых источников в результате взаимодействия внешнего электрического поля с заряженными областями пламени.

На основании полученных экспериментальных результатов дана интерпретация механизма влияния электрического поля на скорость горения СТТ.

Достоверность результатов работы обеспечивается соответствующей точностью и тарировкой измерительных систем, воспроизводимостью результатов экспериментов, использованием современных компьютерных аппаратных и программных средств сбора и обработки данных.

Практическая ценность и внедрение. Полученные результаты позволяют описать механизм влияния электрического поля на скорость горения СТТ и служат рекомендациями при разработке методологии регулирования процесса горения СТТ с помощью внешнего электрического поля.

Установленные в работе закономерности создают предпосылки для разработки принципиально новых способов управления, контроля процесса горения на основе использования электрических явлений в пламени. Полученные экспериментальные данные можно использовать для описания механизмов взаимодействия пламени газообразных, жидких, дисперсных и твердых веществ с электрическим полем.

Работа отмечена грантом «УМНИК 2007» по теме «Разработка методики интенсификации процесса горения внешним электрическим полем для энергетических установок» (№ госрегистрации 7754).

Научная и практическая значимость работы подтверждена актом об использовании результатов диссертационной работы ФГУП «НПО «Техномаш».

Личное участие. Автором спроектирована и создана экспериментальная установка по исследованию тепловой и электрической структуры диффузионных пламен коаксиальных струй, реализующихся при горении СТТ, проведены экспериментальные исследования, апробирован способ определения локальных значений температуры и электрического потенциала области горения, обработаны и проанализированы полученные экспериментальные данные, выполнено обобщение полученных результатов. Все результаты работы получены автором лично.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Наука - производство - технология - экология», Киров, 2006, 2007, 2008; Международная научная конференция «Туполевские чтения», Казань, 2005, 2006, 2007, 2008; «VI Минский международный форум по тепло- и массообмену», Минск, 2008.

По результатам работ автор удостоен наград: Диплом I ст. международной научной конференции «XV Туполевские чтения», Казань, 2007; Диплом I ст. международной научной конференции «XVI Туполевские чтения», Казань, 2008.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ. Из них: 14 тезисы докладов научно-технических конференций, 1 тезисы доклада на международном форуме по тепло- и массообмену (Минск), 1 рукопись-монография, 2 статьи в журналах, в том числе 1 в журнале, рекомендуемом ВАК для публикации основных результатов диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 109 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 67 библиографических источников и приложения. Работа иллюстрирована 70 рисунками и содержит 2 таблицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экспериментальное изучение тепловой и электрической структуры диффузионных пламен, моделирующих пламя СТРТ, показало возможность регулирования скорости горения СТРТ путем изменения теплового потока к поверхности к-фазы наложением на пламя продольного электрического поля. При наложении на пламя электрического поля изменяется форма и высота пламени. Вместе с этим происходит изменение положения источников тепловыделения в пламени. Электрическое поле оказывает различное воздействие на пламена с избытком и недостатком окислителя.

Для колоколообразного пламени источник тепла находится на оси горелки, в верхней части пламени, вблизи максимума положительного электрического потенциала при любом направлении вектора напряженности электрического поля. При совпадении вектора напряженности с направлением тока горючего, максимальная температура пламени повышается до 7% и высота пламени увеличивается от 2 до 30%, при обратном направлении происходит ее снижение до 7% и вместе с этим высоты пламени от 13 до 43%.

Для блюдцеобразного пламени область выделения тепла находится во фронте пламени, средней части ярко-голубого свечения, вблизи максимального отрицательного заряда. При наложении внешнего электрического поля и изменении формы пламени, всегда остается в средней части зоны ярко-голубого свечения, поднимаясь или опускаясь с фронтом. Максимальная температура не зависит от направления поля, всегда остается практически постоянной.

При совпадении вектора напряженности с направлением тока горючего: колоколообразное пламя вытягивается, а блюдцеобразное прижимается к срезу горелки. При обратном направлении поля кололообразное пламя прижимается, а блюдцеобразное вытягивается.

В пламени колоколообразной формы происходит повышение максимального значения температуры при направлении вектора напряженности по потоку газа, при обратном направлении происходит ее снижение.

Для увеличения скорости горения СТТ для случая а0>1, т.е. для приближения источника тепловыделения к горящей поверхности необходимо поле противоположного направления по отношению к потоку газа. Обратное направление поля приводит к отходу пламени и уменьшению скорости горения.

Ситуация при а„<1, прямо противоположная — поле вдоль потока будет увеличивать скорость горения, а противоположное - уменьшать.

Характерной стадией горения СТТ является процесс разложения и газификации твердой фазы. Этот процесс существенно зависит от интенсивности теплоотвода к поверхности твердого топлива. Все факторы, увеличивающие те-плоотвод, ускоряют разложение и газификацию поверхностного слоя.

Таким образом, результатом диссертационной работы является экспериментально полученное распределение температуры и электрических потенциалов, местоположение источников выделения тепла и локализации положительных и отрицательных зарядов в диффузионном пламени коаксиальных струй в зависимости от коэффициента избытка окислителя и природы инертного разбавителя. Показано, что для всех рассматриваемых инертных добавок в составе окислителя, зона выделения тепла в пламенах с недостатком окислителя, заряжена отрицательно, а при избытке окислителя положительно. Определено влияние внешнего электрического поля на геометрию, тепловую структуру, максимальную температуру диффузионного пламени в зависимости от величины коэффициента избытка окислителя при различных инертных разбавителях. На основании полученных результатов предложен механизм действия электрического поля на скорость горения СТТ.

1. Лесникович А.И., Левин C.B., Гусев В.Г. Влияние магнитного поля на скорость горения составов, содержащих ферромагнитные добавки//Физика горения и взрыва. Т. 18. - №3. - 1982. - С.68-70

2. Исаев И.А. и др. Исследование конденсированных систем в электрическом поле при умеренно повышенных давлениях//Физика горения и методы ее исследования. Чебоксары. - 1980. - С.83-87

3. Абруков С.А. и др. К вопросу о влиянии электрического поля на горение конденсированных систем//Физика горения и взрыва. 1975. - Т. 11. - №1. - С.126-128

4. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., ТишинА.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1989. - 464 с.

5. БахманН.Н., Беляев А.Ф. Горение конденсированных систем. М.: Наука, 1967.-226 с.

6. Лаутон Д., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения./Пер. с англ. под ред. В. А. Попова. М.: Энергия, 1976. - 296 с.

7. Похил П.Ф. Методы исследования плазмы. М.: Мир, 1968. - 44 с.

8. Решетников С.М., Бобров A.C., Фокин A.A. Влияние азота и гелия на распределение электрического потенциала в диффузионных пламенах. Деп. в ВИНИТИ. Вятский ГУ Киров, 2006 - 55 е.: ил. - Библиогра.: 40 назв. - Рус. 13.06.2006, Ж784-В2006

9. Фиалков Б.С., Щербаков Н.Д., Плицын В.Т. Распределение электрического потенциала в углеводородных пламенах//Физика горения и взрыва. -1978. Т.14. - №3. - С.87-90

10. Ксандопуло Г.И., Дубинина В.В. Химия газофазного горения. М.: Химия, 1987.-240 с.

11. Старик А.М., Титова Н.С. Кинетика образования ионов при объемной реакции метана с воздухом//Физика горения и взрыва. 2002. - Т.38. - №3. -С.3-19

12. Щербаков Н.Д., Кабичев Г.И., Серов В.В. Механизм первичных реакций в углеводородных пламенах//Физика горения и взрыва. 1989. - №4. -С.53-56

13. Проскудин В.Ф. и др. Цепно-тепловой взрыв и степень ионизации во-дородновоздушного пламени/Л^АЕЕ. 2004. - №2(10). - С.21-27

14. Виноградов В.Н., Щербаков Н.Д. Взаимосвязь электрофизических и химических явлений в диффузионных пламенах//Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1985. - С. 12

15. Фиалков Б.С. Структура собственного электрического поля пламени и хемиионизация при горении//Структура газофазных пламен: Материалы международного семинара по структуре пламени. Ч.З. под редакцией профессора Баева В. К. Новосибирск, 1986. - С.209-223

16. Ботова В.И., Щербаков Н.Д., Фиалков Б.С. К вопросу о связи распределения электрического потенциала и атомов водорода в углеводородных пла-менах//Физика горения и взрыва. 1980. -Т.16. -№3. - С.137-138

17. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. М.: Металлургия, 1968. 312 с.

18. Фиалков Б.С., Щербаков Н.Д., Акст И.К., Островский М.Д. Изучение влияния ссодержания кислорода в горючей смеси на тепло- и электрофизические параметры горения ламинарных углеводородных пламен//Физика горения и взрыва. 1984. - Т.20. - №2. - С.60-63

19. Ботова В.И., Фиалков Б.С. Распределение перекисных радикалов в атмосферных пропановоздушных пламенах//Журнал физической химии. 1982. -Т.56. -№7. - С.1791-1793

20. Анупов Е.В., Родивилов С.М. Концентрация атомов водорода в пропан-воздушных пламенах при введении неорганических солей//Химическая физика. 2007. - Т.26. - №7. - С.45-49

21. Черепин С.Н. Автоматический контроль и поддержание коэффициента расхода окислителя в реактивных двигателях//Электрофизика горения. Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1987. — С.13-14

22. Щербаков Н.Д., Фиалков Б.С. Влияние инертных присадок на распределение положительных ионов в углеводородном пламени//Электрофизика горения: Тез.докл. IV Всесоюз. Семанара по электрофизике горения. Караганда, 1981.-С.5-7

23. Оспанов Б.С. Влияние азота на распределение положительных и отрицательных ионов в пламени//Электрофизика горения. Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1987. - С.5-6

24. Ботова В.И. Влияние азота на радикальные процессы//Электрофизика горения. Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1987. - С.6

25. Фиалков А.Б., Ларионова И.А., Калинич К.Я., Оспанов Б.С. Роль молекулярного азота в формировании ионов в пламени//Электрофизика горения: Тез.докл. XIV Всесоюз. семинара по электрофизике горения. Челябинск, 1991. -С.8

26. Виноградов В.Н., Конурин А.Д., Щербаков Н.Д. Ионизация в диффузионном пламени углеводородовЮлектрофизика горения: Тез.докл. VI Всесоюз. Семинара по электрофизике горения. Караганда, 1983. - С. 12

27. Саламандра Т.Д., Федосеева И.К. О влиянии поперечного электрического поля на скорость горения водородно-воздушных и водородно-кислородных смесей//Физика горения и взрыва. 1973. - Т.9. - №6. - С.910-912

28. Саламандра Т.Д., Вентцель Н.М., Федосеева И.К. Влияние поперечного электрического поля на распределение скорости газа вблизи фронта пламе-ни//Физика горения и взрыва. 1976. - Т. 12. - №2. - С.229-233

29. Дьячков Б.Г., Полонский И.Я., Климов A.C. Воздействие электрического поля на нормальную скорость распространения пламени//Физика горения и взрыва. 1976. - Т. 12. - №3. - С.405-409

30. Плешанов A.C. К длинноволновой устойчивости ламинарного фронта пламени во внешнем электрическом поле//Физика горения и взрыва. 1986. — Т.22. - №6. - С.63-65

31. Рубцов Н.М., Цветков Г.И., Черныш В.И. Влияние поперечного электрического поля на скорость распространения пламени в смесях дихлорсилана и силана с кислородом//Химическая физика. 2000. - Т. 19. - №4. - С.64-68

32. Гуляев Г.А., Попков Г.А., Шебеко Ю.Н. О влиянии постоянного электрического поля на горение смеси пропан-бутан с воздухом//Физика горения и взрыва. 1985. -Т.21. -№4. - С.23-25

33. Дашевский В.Н., Фиалков А.Б. О некоторых особенностях воздействия сильных электрических полей на горение диффузионного углеводородного пламени//Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1985. - С.11

34. Абруков С.А., Исаев H.A., Максимов Ю.Н. О поперечных колебаниях ламинарного диффузионного пламени в электрическом поле//Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1985. - С.30

35. Дашевский В.Н. О взаимодействии пламен, стабилизированных на горелках, в электрическом поле//Электрофизика горения: Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1987. - С.7-9

36. Никоноров В.Е., Кузьмин А.К., Абруков С.А. Исследование условий возбуждения поющего пламени во внешнем электрическом по-ле//Электрофизика горения: Тез.докл. XIV Всесоюз. семинара по электрофизике горения. Челябинск, 1991. - С.24

37. Муравлев В.К., Фиалков А.Б. Влияние электрического поля на диффузионное пламя горела Вольфгарда-Паркера//Электрофизика горения: Тез.докл. XIV Всесоюз. семинара по электрофизике горения. Челябинск, 1991. - С.76

38. Пантелеев А.Ф., Попков Г.А., Шебеко Ю.Н., Цариченко С.Г., Гришков

39. B.И. Влияние электрического поля на концентрационные пределы распространения пламени пропана в воздухе//Физика горения и взрыва. 1991. - Т.27. — №1. - С.26-28

40. Афанасьев В.В. Диагностика и управление устойчивостью горения в камерах сгорания.//Монография. Чебоксары, 2003 .-217с.

41. Мансуров З.А. Сажеобразование в процессах горения (обзор)//Физика горения и взрыва. 2005. - Т.41. -№6. - С. 137-156

42. Савельев A.M., Старик A.M. Особенности взаимодействия ионов и электронов с наночастицами в плазме, образующейся при горении углеводородного топлива//Журнал технической физики. 2006. - Т.76. - Вып.4. - С.53-60

43. Решетников С.М., Бобров A.C., Зырянов И.А. Влияние внешнего поля на процесс сажеобразования/ТНаука производство - технология - экология: Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 3. Киров 2008. С. 167-169

44. Шацкая Д.В., Воронцов С.С. Нормальная скорость и оптических характеристики ламинарного пламени пропано-воздушных смесей. Новосибирск: Препринт/Институт теоретической и прикладной механики СО РАН. -2002. - 32 с.

45. Нестерко H.A., Таран Э.Н. Спектроскопические исследования электрического разряда в богатых горючим углеводородных пламенах и углеводо-родах/Юптические свойства молекул и кристаллов. Днепропетровск, 1990.1. C.67-75

46. Мансуров З.А. Сажеобразование при горении в электрическом поле при низком давлении//Химическая физика процессов горения и взрыва. Симпозиум по горению и взрыву. Черноголовка, 2000. - Ч.З - С.23

47. Гуляев Г.А., Попков Г.А., Шебеко Ю.Н. Влияние электрического поля на температуру самовоспламенения органических веществ в воздухе//Физика горения и взрыва. 1985. -Т.21. -№4. - С.25-27

48. Гуляев Г.А., Попков Г.А., Шебеко Ю.Н. Влияние электрического поля на температуру самовоспламенения нефтепродуктов и спиртов//Журнал физической химии. 1987. - Т.61. - №4. - С.1082-1085

49. Пантелеев А.Ф., Попков Г.А., Шебеко Ю.Н. Влияние электрического поля на испарение и горение горючих жидкостей//Физика горения в взрыва. -1992. Т.28. - №3. - С.36-39

50. Журавский Н.Г. Влияние вращающегося магнитного поля на стационарное пламя при диффузионном горении газа//Электрофизика горения: Тез.докл. VI Всесоюз. семинара по электрофизике горения. Караганда, 1983. -С.19

51. Журавский И.Г. Влияние импульсного электрофизического и магнитного поля на диффузионное и предварительно перемешанное пламя//Тез.докл. Научно-практического семинара по электрофизике горения. Караганда, 1985. - С.15-16

52. Пантелеев А.Ф., Попков Г.А., Цариченко С.Г., Шебеко Ю.Н. Влияние электрического поля на распространение пламени по поверхности твердого ма-териала//Физика горения и взрыва. 1992. - Т.28. - №3. - С.39-41

53. Решетников С.М., Бобров A.C. Влияние расхода компонентов на эмиссионные свойства диффузионных пламен коаксиальных струй//Известия ВУЗов. Авиационная техника. 2007. №4. С.68-69

54. Решетников С.М., Бобров A.C. Зависимость электрического потенциала и температуры диффузионного пламени от природы инертной добав-ки//Общественный химический журнал "Бутлеровские сообщения», Казань. 2006. Т.8. № 3. С.59-65

55. Бобров A.C., Решетников С.М. Распределение электрического заряда в диффузионном пламени в присутствии азота и гелия//Х1У Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция: Материалы конференции. Том И. Казань: Изд-во КГТУ. 2006. С.24-25

56. Решетников С.М., Бобров A.C. Механизм распределения электрических зарядов в пламени//У1 Минский международный форум по тепло- и мас-сообмену: Тезисы докладов и сообщений. Минск. 2008. С.353-355

57. Решетников С.М., Зырянов И.А., Бобров A.C. Особенности диффузии заряженных частиц в пламени//Наука производство - технология - экология:

58. Всероссийская научно-техническая конференция: Материалы конференции. Том 3. Киров: Изд-во ВятГУ. 2008. С. 165-166

59. Ксандопуло Г.И. Химия пламени. М.: Химия, 1980. - 256 с.

60. Ramohalli Kumar N.R. Steady-state burning of composite propellants under zero-flow situation. «Fundam. Solid-Propellant Combust.» New York, 1984. — C.409 434

61. Гурьянов A.E., Степанов А.И., Шабаев Г.И. Разработка низкотемпературных СТРТ с высокой зависимостью скорости горения от температуры. -ВСМ сер.2, вып. 10(265), 1987. С. 19-23

62. Максимов H.H., Абруков С.А., Бабанаков Б.А., Медведев H.A., Васильев A.A., Афанасьев В.В. Влияние постоянных электрических полей на горение смесевых конденсированных систем//Физика горения и методы ее исследования. — Чебоксары. 1977. - С. 56-61