Исследование кинетических процессов с участием возбуждённого в плазме синглетного кислорода в кислород-йодных и водород-кислородных газовых потоках

• Автор: Чукаловский, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 241 с. : ил.

Введение
Оглавление

Глава I. Обзор литературы
1.1 Введение. Синглетный кислород
1.2 Методы получения и регистрации синглетного кислорода
1.3 Применение и использование синглетного кислорода
1.4а. Электроразрядный кислород-йодный лазер
1.4Ь. Плазменно-стимулированное горение
топливосодержащих газовых смесей
Глава 2. Описание разработанных моделей и методики расчётов
2.1 Введение
2.2 Разработанные модели газодинамики
2.2а. Нульмерная кинетическая модель
2.2Ь. Квазидвумерная диффузионно-транспортная модель
2.2с. Двумерная самосогласованная газодинамическая модель
2.2с1. Методика расчёта коэффициентов переноса
2.2е. Методика расчёта коэффициента усиления
2.3 Используемые модели разрядов
2.3а. Одномерная модель разряда постоянного тока
2.3Ь. Двумерная модель СВЧ-разряда
2.4 Системы кинетических процессов исследуемых смесей
2.4а. Модель кинетики в смеси 12 - 02 - Ог^Д)
2.4Ь. Модель кинетики в смеси Н2
Глава 3. Моделирование процессов в системе смешения КИЛ с ЭР ГСК
3.1 Введение
3.2 Моделирование процессов в системе смешения КИЛ с ЭР ГСК
3.2а. Описание эксперимента и детали численного анализа
3.2Ь. Расчёт инжекции смеси 12/Не в возбуждённый поток
Ог/ОзС'ДД/О
3.2с. Анализ кинетических процессов в смеси 12/Не-02/02(1Д8)/0
3.2с1. Сравнение с данными эксперимента
3.3 Оптимизация параметров модельного КИЛ с ЭР ГСК
на основе ВЧ-разряда
3.4 Выводы
Глава 4. Исследование кинетических процессов с участием молекул СЬСа'Л;.)
в Н2-02-02(а'Д8) смесях при низких температурах
4.1 Введение
4.2 Диализ кинетических процессов в системе (СЬСа’д,,) - Нт - Н - НО2) .
4.3 Образование и тушение электронно-колебательно возбужденных молекул Н02*(Д') в ГЬ-СЬ-СЬСа'Лц) смесях
4.4 Учёт процессов с учасшем молекул НО2 (А1) при описании
кинетики ЬЬ-Ог-ОгСа^) смесей
4.5 Система реакций для описания процессов в Иг-Оз-ОгСа'Дц) смесях
4.6 Моделирование тушения ОгСа'Дц) в бедной Н2-О2 смеси при температуре 300 К
4.6а. Описание эксперимента и детали численного анализа
4.6Ь. Определение остаточной доли нечёшою кислорода
4.6с. Анализ процессов тушения Ог(а Де) в условиях эксперимента
4.7 Моделирование кинетики ЬВ-Ог-ОгСа^) смеси с участием
молекул НОг (А') в проточном реакторе
4.8 Выводы
Глава 5. Исследование кинетических процессов с участием молекул (Ма'Д;;)
в Нг-Ог-ОгСа'Д^ смесях в диапазоне температур 500 - 1000 К
5.1 Введение
5.2 Исследование влияния Ог(1А8) на воспламенение смеси Н2-О
в проточном реакторе
5.2а. Описание эксперимента и детали численного анализа
5.2Ь. Моделирование самовоспламенения в реакторе
5.2с. Моделирование разряда тлеющего тока - генератора Ог('Ав)
5.2<1. Моделирование транспорта возбуждённого потока в реактор
5.2е. Расчёты воспламенения смеси в реакторе с включённым
разрядом. Сравнение с данными эксперимента
5.3 Моделирование тушения 02(а'Д8) в бедной Н2-О2 смеси за фронтом
ударной волны при температуре 500 - 1000 К
5.3а. Описание эксперимента и датали численного анализа
5.3Ь. Методика анализа эксперимента в ударной трубе
5.3с. Анализ процессов тушения 02(a1Ag) за фронтом ударной волны
5.3d. Анализ расхождений модели с данными эксперимента
5.3е. Анализ полученных результатов
5.4 Выводы
Глава 6. Исследование реакции Н + ОгСа'Ац) —> products
в диапазоне температур 300 - 1000 К
6.1 Введение
6.2 О реакции Н + ОзСа'Ац)products .
6.2а. Анализ данных но реакции Н + СЬСа1 Ag) —> products
6.2b. Тушение (^(a'Ag) атомами Н .
6.3 О механизме реакции реакции Н + 02(а'ЛЁ) —> products
6.4 Учёт канала реакции Н + OiCa'Ag) —» Н02(2А',2А")(+М) в эксперименте
по тушению С>2(а'Дё) за фронтом ударной волны
6.5 Зависимость реакции Н + Ch^Ag) —> products от давления
6.6 Температурная зависимость константы скорости
реакции Н + (^(a'Ag) —> О + ОН
6.6а. Моделирование эксперимента с соотношением [Н]«[Нг]
6.6Ь. Моделирование эксперимента с соотношением [Н]~[Нг]
6.7 Расчёты времени индукции в смеси ^-Cb-OjCa'Ag)
6.8 Выводы
Приложение. Верификация кинетической модели процессов в Н2-О2 смеси.
П.1 Введение
П.2 Верификация модели по времени индукции
П.З Верификация модели по динамике реагентов и продуктов
сгорания в проточном реакторе
П.4 Верификация модели по динамике радикалов за фронтом УВ
П.5 Выводы
Глава
Разработанные модели и методики расчётов
2.1 Введение
В данном разделе приведено описание разработанных численных моделей, а также методов, применявшихся по ходу анализа и решения рассматриваемых в настоящей работе задач. Так в Главе 3 при анализе кинетики КИЛ с ЭРГСК и описании процессов, происходящих в зоне транспорта и смешения потоков возбуждённого в разряде кислорода и йода, использовалась разработанные газодинамические (упрощённая диффузионная и двумерная самосогласованная газодинамическая) модели. Также самосогласованная газодинамическая модель была использована в расчётах реактора при анализе воспламенения водород - кислородной смеси, в расчётах тушения СК за фронтом ударной волны в ударно-трубном эксперименте - для анализа влияния пограничных слоев на измеряемые в этой работе характеристики - см. Главу 5, а также в расчётах транспорта возбуждённого потока кислорода - для оценки остаточных долей нечётного кислорода, попадающих в объем реактора или ударной трубы, в условиях рассматриваемых экспериментов - Глава 4 и Глава 5. Кроме размерных моделей, для выявления важнейших кинетических процессов, влияющих на исследуемые в экспериментах интегральные параметры, такие как: коэффициент усиления, время индукции смеси, эффективная скорость тушения, температура газа и проч., использовалась упрощённая нульмерная кинетическая модель, которая позволяет с минимальными временными затратами выявить роль тех или иных процессов в рассматриваемых модельных условиях, а также провести прогностические оценки необходимых параметров.