Электрогидро- и газодинамика горения

• Автор: Кидин, Николай Иванович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 80 с.; 20х15 см

Введение.
Несмотря на то, что, по-видимому, не существует более древней науки чем наука о горении - за десятки тысяч лет, в течении которых человечество сжигало дерево, уголь, нефть, газ, порох(да и вообще все, что горит) оно, казалось бы, должно было изучить механизм этого явления в совершенстве - говорить о полной завершенности этой науки еще рано. Конечно, существо основных процессов, происходящих при горении различных веществ, изучено и понято достаточно хорошо. Но и в наши дни задача рационального, хорошо диагностируемого и надежно управляемого горения остается важной как в научном так и в прикладном аспектах.
Горение - крайне сложный физический процесс. В нем сочетаются вовсе нетривиальная газодинамика, неоднородные температурные поля, самые разнообразные химические реакции с выделением и поглощением тепла и т. д. Поэтому пламя изучалось и изучается различными методами, взятыми из арсенала самых разных научных дисциплин.
Одному из таких методов и посвящена данная работа. Речь идет о воздействии на процесс горения электромагнитным полем.
По-видимому, впервые об электрических и магнитных свойствах пламени упоминается в работах французского ученого Пуайе еще в атые годы прошлого столетия. В начале нынешнего века известный ч некий ученый Дж, Дж. Томсон, открывший электрон, высказал Члгезу: в пламени возникают электроны и именно они, особенно самые Длинные, являются «виновниками» распространения пламени, играя . ль передатчиков энергии. Энергетическим аспектам горения были

посвящены начатые в двадцатых годах в Днепропетровске исследования А.
3. Малиновского и его сотрудников. Десятилетие спустя в Институте химической физики АН СССР этими вопросами занялся А. К. Соколик. Большой вклад в исследование электрофизики горения и образования заряженных частиц в пламени внесли Ф. Вайнберг и Дж. Лаутон (Англия), X. Калькотт (США), А.Д. Марголин, Г.С.Аравин, Е.С.Семенов (ИХФ РАН),
А.Б.Ватажин (ЦИАМ), Б.Г.Дьячков Е.М.Степанов, Г.Д.Саламандра и их ученики и последователи.
Сейчас можно считать бесспорным, что воздействие электрических и магнитных полей на пламя вызывает многочисленные эффекты, которые можно использовать как для изучения различных стадий горения, так и в разнообразных технических устройствах и технологических процессах.
Актуальность проблемы.
Исследование электрогазо- и гидродинамических свойств пламен является одной из актуальных проблем физики горения. В настоящее время такие исследования стимулируются возможностью получения энергии с помощью различных генераторов, построенных на продуктах горения, конструированием электрогазогорелочных устройств, задачами направленного химического синтеза, а также возможностью использования электрических эффектов в пламенах для диагностики управления процессами горения и детального изучения химических процессов в пламени,

vYfd'r d'f ,dT , ,1 dr

m'jJ.+3fLt,).vlArr
{SaJ D.C., V dt dt ) *'r
.SaJ pxcv dt1
где а і - обычная газодинамическая скоросгь звука в стационарных условиях (3- обратная величина времени пребывания в таком проточном электро-разрядном химическом реакторе, (3 = 1 / ~ v,/l; v, - скорость протока через
реактор, 1 - характерный размер,разрядного мромежутка(т.е реактора).
Если в уравнение ввести безразмерное время t =* о! (со- частота приложенного переменного поля), то перед членами в круглых скобках возникает параметр (Vco/Sai)2, который много меньше единицы но всем слышимом диапазоне частот, т. е. при со<105 с1. Тогда, воспользовавшись для удобства анализа уравнения (4) известными методами решения задач с малым параметром при старших производных, пренебрежем в первом приближении членами, содержащими (Vco/ Sa )2 ~ (1/Х.)2 « 1, и подучим простое линейное уравнение для возмущений температуры
dT or Ф
г /?

Следует отметить, что эта процедура имеет ясный физический смысл, т. е. означает, что такой источник можно считать точечным во всем звуковом диапазоне частот, так как его характерный размер много меньше длины волны X.