Исследование процессов воспламенения и горения синтетических топлив в адиабатическом реакторе и за ударными волнами в термически неравновесных условиях

• Автор: Шарипов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Содержание
Основные обозначения и сокращения
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Кинетические механизмы, описывающие процессы в смеси Н2-С0-02-К2 в отсутствии возбуждения молекул реагентов
1.2. Элементарные процессы в смеси Н2-С0-02-П2 при электронном возбуждении молекул кислорода
1.2.1. Реакция 202(я1 Дг)=02(61 Е|)+02(.АГ3Ер
1.2.2. Реакция 02(Ь1Е+)+М=02(а1А?)+М
1.2.3. Реакция О^Л^+МОгСХ^р+М
1.2.4. Реакция Н2+02(й'А^)=Н+Н02 и Нг+О^Е+ЬН+НОг
1.2.5. Реакции 02(а1А^)+Н=0Н+0 и 02(а1А^)+Н=02(2Г31;“)+Н
1.2.6. Реакции Ог^Л^+НОг
1.2.7. Реакции с О('Ц)
1.3. Теоретические исследования элементарных процессов с участием молекул синглетного кислорода
1.4. Модели процессов в реагирующих средах при наличии синглетного кислорода
1.5. Кинетические механизмы, описывающие процессы в горючих смесях при возбуждении колебаний молекул реагентов
Глава 2. Теоретический анализ элементарных процессов с участием молекул синглетного кислорода для смеси Н2-С
2.1. Подходы, использованные при анализе элементарных процессов с участием электронно-возбужденных молекул
2.1.1. Расчетные методы квантовой химии

2.1.2. Методы расчета констант скорости химических реакций
2.1.3. Модель вибронных термов
2.2. Теоретический анализ отдельных элементарных процессов . .
2.2.1. Реакция СО+С^ССЬ+О
2.2.2. Реакция Н2+02=Н+Н
2.2.3. Реакция Н20+02=0Н+Н
2.2.4. Реакция Н+02ЮН+
Глава 3. Интенсификация процессов воспламенения и горения смеси СО-Нг-воздух при возбуждении электронных степеней свободы молекул С>2
3.1. Построение кинетической модели
3.2. Термодинамические свойства электронно-возбужденных компонентов
3.3. Система уравнений
3.4. Сравнение с экспериментальными данными
3.4.1. Воспламенение смесей СО-О
3.4.2. Воспламенение смесей Н2-О
3.4.3. Окисление смеси СО-Н2О-О
3.4.4. Воспламенение смесей СО-Н2-О
3.4.5. Обоснованность применения разработанной модели в
случае возбуждения синглетного кислорода
3.5. Воспламенение смеси Н2-О2 при добавлении молекул О2О21 А#)
3.6. Интенсификация процессов воспламенения и горения смеси
СО-О2 при возбуждении электронных степеней свободы молекул О

3.7. Интенсификация процессов воспламенения и горения смеси СО-Н2О-О2 при возбуждении электронных степеней свободы молекул О
3.8. Интенсификация процессов воспламенения и горения смеси СО-Н2-О2 при возбуждении электронных степеней свободы молекул О
Глава 4. Интенсификация процессов воспламенения и горения смеси С0-Н2-О2(воздух) при возбуждении колебательных степеней свободы реагентов
4.1. Анализ возможности интенсификации воспламенения синтез-газа при лазерно-индуцированном возбуждении колебаний молекулы СО
4.1.1. Постановка задачи и основные уравнения
4.1.2. Модификация кинетической модели
4.1.3. Воспламенение смеси синтез-газ/воздух под действием резонансного лазерного излучения
4.2. Кинетика процессов воспламенения и горения смеси СО-Ш-От-КВ в сверхзвуковом потоке за ударной волной
4.2.1. Постановка задачи и основные уравнения
4.2.2. Влияние замедленного возбуждения колебаний реа-
гентов на горение синтез-газа за фронтом ударной волны
4.2.3. Влияние предварительного возбуждения реагентов на
горение синтез-газа за ударной волной
Заключение
Литература

ту скорости этой реакции в том случае, когда известна константа скорости подобного процесса с участием молекулы в основном электронном состоянии. Модифицированная модель вибронных термов (ММВТ) была разработана для того, чтобы легко оценивать энергию активации реакции с участием электронно-возбуждённых частиц при отсутствии экспериментальных данных.
Наконец, в последние три десятилетия интенсивно развиваются методы квантовой химии, которые позволяют рассчитывать поверхность потенциальной энергии рассматриваемой молекулярной системы и определить продукты реакции, а также энергию активационного барьера [129-131]. Стоит отметить, что проведение квантово-химических вычислений для электронно-возбуждённых состояний довольно трудоемко даже для относительно простых молекулярных систем. Поэтому, к настоящему времени проведены расчеты лишь для некоторых отдельных процессов, что явно недостаточно для построения детальных кинетических моделей горения синтетических топлив в воздухе при наличии в смеси синглетного кислорода.
1.4. Модели процессов в реагирующих средах при наличии синглетного кислорода
Наиболее разработаны кинетические модели с участием молекул О2С«1Д«-) и ОгСй1!*), а также атомов 0(х1)) для описания процессов, происходящих в средней и верхней атмосфере и в газовом разряде в кислороде или воздухе. Применительно к атмосферным процессам такие модели были созданы в [128, 132]. В этих работах, в частности, предложен дополнительный канал образования атомарного кислорода в стратосфере, связанный с фотодиссоциацией молекул О2 из состояний ОгСа1 А,.) и ОгОЬ1^).
Модель для описания процессов, происходящих в смеси Ог-Иг в тлеющем разряде, была представлена в [57]. Эта модель включает расчет функ-