Образование ультрадисперсных заряженных и нейтральных аэрозолей в элементах проточного тракта и выхлопной струе турбореактивного двигателя

• Автор: Савельев, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Содержание
Введение
1.0бзор литературы
1.1 Влияния эмиссии аэрозольных частиц самолетами реактивной авиации на атмосферу и климат Земли
1.2 Образования электрически-заряженных сажевых частиц при
горении углеводородного топлива в смесях с воздухом
1.3 Сульфатный аэрозоль в выхлопной струе и следе турбореактивного двигателя. Проблемы интерпретации механизмов образования
летучих частиц при большом содержании серы в топливе
1.4 Ультрадисперсные аэрозоли. Константы скоростей основных процессов, определяющих их эволюцию
2.Основные механизмы определяющие эволюцию ультрадисперсных заряженных аэрозолей
2.1. Ультрадисперсные заряженные аэрозоли. Общая характеристика
2.2 Скорость коагуляции частиц ультрадисперсного аэрозоля
2.3 Зарядка конденсированных частиц, обусловленная захватом ионов
и электронов дисперсионной среды
2.4 Захват заряженными конденсированными частицами полярных молекул дисперсионной среды
2.5 Влияние сил Ван-дер-Ваальса на скорость конденсационного
роста нейтральных частиц ультрадиспёрюного аэрозоля
3. Образование электрически-заряженных сажевых частиц в продуктах горения углеводородного топлива в смесях с воздухом
3.1 Электрическая зарядка сажевых частиц за счет захвата ионов и электронов
3.2. Роль термоэлектронной эмиссии в процессе формирования заряженных сажевых частиц
4. Формирование фракции крупных летучих частиц в струе ТРД при большом содержании серы в топливе
4.1 Регистрация фракции крупных летучих частиц в струе ТРД. Попытка интерпретации результатов измерений с позиций классической теории бинарной гомогенной Н20/Н2804 нуклеации
4.2 Применение эмпирических данных о термодинамических свойствах реакций кластеризации для моделирование начальной стадии образования нейтральных кластеров
4.3 Моделирование образования электрически-заряженных сульфатных частиц в струе ТРД
4.4 Влияние молекулярных сил на скорость коагуляции частиц
5. Выводы
6. Список литературы
Введение
Существенным фактором антропогенного воздействия реактивной авиации на атмосферные процессы и климат является эмиссия аэрозольных частиц. Важное место среди них занимают сажевые частицы, способные влиять на атмосферу и климат за счет формирования долгоживущих конденсационных следов. Экспериментальным путем установлено, что центрами конденсации водяных паров при формировании видимого конденсационного следа самолета являются частицы гидрофильной фракции сажевого аэрозоля.
Причины гидрофильности части сажевых частиц долгое время оставались непонятыми и были источником разнообразных гипотез. Выполненные недавно детальные исследования физико-химических свойств сажи позволили связать гидрофильность сажевых частиц с наличием в их составе водорастворимых веществ (ВРВ). В то же время, эти исследования поставили-новые вопросы: каковы причины появления молекул ВРВ на саже? Почему молекулы ВРВ обнаружены только у части сажевых частиц? Почему эти молекулы регистрируются только на саже, образующейся в камерах сгорания (КС) турбореактивных двигателей (ТРД), но не, например, в ламинарных пламенах? Пока эти, а также многие другие вопросы остаются открытыми.
По мнению ряда исследователей, накопление ВРВ на саже происходит непосредственно в КС и напрямую связано с другим феноменом -электрической зарядкой частиц сажи. Предполагается, что аккумуляция ВРВ на саже обусловлена зарядово-дипольным взаимодействием заряженных сажевых частиц и полярных молекул продуктов сгорания, поступающих в зону зарядки частиц сажи с обратными токами. Проверка этой гипотезы может быть выполнена путем моделирования всего комплекса процессов, возникающих при горении углеводородного топлива, включая образование заряженных сажевых частиц. Однако такое моделирование должно предваряться исследованием природы феномена электрической зарядки сажевых частиц.

составляющая бомбардировочной силы, обусловленная разностью температур частиц и газа. При конденсации разность энергии относительного движения молекулы пара и средней энергии связи в частице выделяется в виде теплоты фазового перехода. При этом происходит нагрев частицы. Из-за нагрева отраженные от поверхности частицы молекулы буферного газа имеют энергию в среднем более высокую, чем молекулы газа. Поэтому, когда две растущие частицы сближаются на достаточно малое расстояние, между ними, помимо силы притяжения, возникает и сила отталкивания, обусловленная разностью средних энергий молекул, отражающихся от полусфер частиц, обращенных друг к другу и полусфер направленных вовне.
Найдем критериальное соотношение, связывающее концентрацию
молекул пара и скорость конденсации, с одной стороны, и радиус пылевых частиц, с другой стороны, определяющее границы области, в которой можно пренебречь влиянием конденсационного роста на скорость коагуляции. Точный расчет, при одновременном учете всех составляющих
бомбардировочной силы, весьма сложен, поэтому ограничимся здесь лишь, силой, обусловленной ассиметрией радиальной компоненты скорости молекул
пара. Для простоты будем рассматривать “черную” сферу, поглощающую молекулы пара. В равновесном однородном газе имеет место изотропное распределение скоростей молекул. Выделим все молекулы, скорости которых Рис. 2.1.1 находятся в границах телесного
угла О = я-эт2 в (рис. 2.1.1) Суммарная проекция вектора скорости данных молекул на нормаль И (рис. 2.1.1) равна