Неустойчивость и когерентные структуры газофазных пламен

• Автор: Минаев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 352 с. : ил.

ГЛАВА I.- НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАМЕНИ (обзор литературы)
1.1 Введение. Основные предположения теории ламинарного пламени.
1.2 Гидродинамическая неустойчивость
1.3 Диффузионно-тепловая неустойчивость
ГЛАВА II. ЛИНЕЙНЫЕ ЗАДАЧИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПЛАМЕНИ
2.1 Неустойчивость пламени во вращающемся газе
2.2 Гидродинамическая неустойчивость волны '• фильтрационного горения газов
ГЛАВА III. ДИФФУЗИОННО-ТЕПЛОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАМЕНИ В НЕОДНОРОДНОМ ПОТОКЕ ГАЗА
3.1 Диффузионно-тепловая неустойчивость двойных растяженных пламен.
3.2 Растяженное пламя предварительно перемешанной смеси газов в потоке, набегающем на плоскую нагретую поверхность твердого тела.
ГЛАВА IV. НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПЛАМЕНИ * 4.1 Эволюционное уравнение для гидродинамически
неустойчивого фронта пламени.
4.2 Семейство точных решений нелинейного уравнения Сивашинского.
4.3 Нелинейная модель гидродинамической неустойчивости расходящегося пламени.

4.4 Скорость распространения и локальная устойчивость трещины на поверхности пламени.
4.5 Образование и эволюция сети трещин на поверхности пламени.
ГЛАВА V. СТАЦИОНАРНЫЕ КОГЕРЕНТНЫЕ СТРУКТУРЫ ПЛАМЕНИ ВБЛИЗИ ПРЕДЕЛОВ ЕГО СУЩЕСТВОВАНИЯ
5.1 Стационарные рельефы поверхности неадиабатического пламени вблизи пределов его существования.
5.2. Шарики пламени при диффузионно-тепловом режиме горения предварительно перемешанной смеси газов.
ГЛАВА VI. ПЛАМЯ В УЗКОМ КАНАЛЕ С ТЕПЛОПРОВОДЯЩИМИ СТЕНКАМИ И В СИСТЕМЕ С ПРОТИВОТОЧНЫМ ТЕПЛООБМЕНОМ
6.1. Пределы распространения пламени в узком канале с теплопроводящими стенками при фильтрации газа.
6.2. Распространение пламени в канале переменного сечения при фильтрации газа.
6.3. Тепловое взаимодействие двух фронтов пламени в системе с противоточным теплообменом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В последние десятилетия наблюдается повышенный интерес к исследованиям процессов самоорганизации в открытых нелинейных диссипативных средах. В отличии от равновесных систем, где диссипативные процессы разрушают любую упорядоченность и ведут к установлению термодинамического равновесия, в нелинейных открытых системах возможно образование связанных или когерентных структур. Появление связанных, упорядоченных структур означает, что в системе происходит уменьшение числа степеней свободы, необходимых для ее описания, т.е. имеет место самоорганизация. Термин диссипативные структуры был введен И.Пригожиным [1], поскольку их образование тесно связано с диссипативными процессами, такими, например, как теплопроводность и диффузия. При изучении открытых нелинейных систем в последние годы был получен ряд важных результатов. Одним из ярких примеров использования устойчивых когерентных структур (солитонов) является создание высокоскоростных мульти-гигабитных оптических линий связи. В обзорах [2-5] можно найти примеры описания когерентных структур в плазме и гидродинамике, в конвекции жидкости и жидких кристаллах, в биологически активных средах, в задачах морфогенеза и в других системах.
Успех этих исследований был связан, прежде всего, с использованием упрощенных нелинейных моделей или целой иерархии моделей. В связи с этим, особое значение приобретает исследование простейших нелинейных моделей, которые возникают в различных областях естествознания. Такой подход привел к появлению новых идей и понятий (таких как солитоны, странные аттракторы, когерентные структуры). Интерес к исследованиям когерентных структур вызван тем, что эволюцию сложной нелинейной системы можно иногда представить как взаимодействие между конечным числом когерентных структур и для такого описания можно применить сравнительно простой математический аппарат.
решения описывают локальные минимумы на поверхности пламени и могут быть ассоциированы с экспериментально наблюдаемыми “трещинами” на фронте пламени [74]. Результаты исследований автора на эту тему приведены в разделах 4.4.- 4.5.
В заключение этого раздела отметим, что исследования гидродинамической неустойчивости пламени, в некоторых случаях, не являются полностью завершенными даже в линейной постановке. Так, в случае быстрого процесса горения, когда необходимо учитывать сжимаемость газа, задача о линейной стадий развития неустойчивости не рассмотрена полностью [75]. Не ясен вопрос о влиянии охлаждения продуктов горения газа на линейную гидродинамическую неустойчивость пламени, распространяющегося в инертной пористой среде. Отсутствует полностью завершенная теория о двумерной гидродинамической неустойчивости пламени, распространяющегося во вращающемся газе, и в том случае, когда невозмущенный фронт пламени имеет двумерную пространственную конфигурацию (например, поверхность Бунзеновского пламени или пламени за стабилизатором в потоке газа). В случае, когда коэффициент расширения газа не близок к единице, вопрос о виде эволюционного уравнения для фронта пламени все еще остается открытым, несмотря на имеющиеся попытки [46], [61] его решения.