Email this article 
Анализ механизмов воспламенения стехиометрической топливно-воздушной смеси
- Authors: Битюрин В.А.1, Бочаров А.Н.1, Добровольская А.С.1, Иванов П.П.1, Кузнецова Т.Н.1, Филимонова Е.А.1
-
Affiliations:
- Объединенный институт высоких температур РАН
- Issue: Vol 62, No 3 (2024)
- Pages: 414-424
- Section: Heat and Mass Transfer and Physical Gasdynamics
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/0040-3644/article/view/655998
- DOI: https://doi.org/10.31857/S00403644240301
- ID: 655998
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
В работе проведено сравнение различных механизмов активации стехиометрической смеси метана и воздуха в адиабатической элементарной ячейке постоянного объема в нуль-мерном приближении. Эволюция состава смеси от начального состояния описывается соответствующими уравнениями химической кинетики в рамках схемы с 224 реакциями для 32 компонентов, которая включает ионизованные компоненты окислителя и их зависимости от приведенного поля. В качестве базового механизма рассматривается активация треугольным импульсом тока длительностью 50 нс с амплитудами, обеспечивающими актуальный энерговклад для воспламенения смеси при начальных атмосферных условиях, т.е. порядка 1–2 МДж/м3. В качестве вариантов для сравнения рассмотрены идеализированные случаи процесса воспламенения, инициированные либо предварительным нагревом, либо частичной диссоциацией молекулярных компонентов окислителя. Отмечается определяющая роль как суммарного энерговклада, так и характерной мощности активации.
About the authors
В. А. Битюрин
Объединенный институт высоких температур РАН
Author for correspondence.
Email: valentin.bityurin@gmail.com
Russian Federation, Москва
А. Н. Бочаров
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: valentin.bityurin@gmail.com
Russian Federation, Москва
А. С. Добровольская
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: valentin.bityurin@gmail.com
Russian Federation, Москва
П. П. Иванов
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: valentin.bityurin@gmail.com
Russian Federation, Москва
Т. Н. Кузнецова
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: valentin.bityurin@gmail.com
Russian Federation, Москва
Е. А. Филимонова
Объединенный институт высоких температур РАН
Email: valentin.bityurin@gmail.com
Russian Federation, Москва
References
- Ju Y., Sun W. Plasma Assisted Combustion: Dyna-mics and Chemistry // Prog. Energy Combust. Sci. 2015. V. 48. P. 21.
- Starikovskiy A., Aleksandrov N. Plasma-assisted Ignition and Combustion // Prog. Energy Combust. Sci. 2013. V. 39. № 1. P. 61.
- Анохин Е.М., Киндышева С.В., Александров Н.Л. Воспламенение углеводород-кислородных смесей с помощью наносекундного поверхностного диэлектрического барьерного разряда // Физика плазмы. 2018. T. 44. № 11. C. 927.
- Discepoli G., Cruccolini V., Ricci F., Giuseppe A.Di., Papi S., Grimaldi C.N. Experimental Characterisation of the Thermal Energy Released by a Radio Frequency Corona Igniter in Nitrogen and Air // Appl. Energy. 2020. V. 263. P. 114617.
- Boumehdi M.A., Stepanyan S.A., Desgroux P., Vanhove G., Starikovskaia S.M. Ignition of Methane- and n-butane-containing Mixtures at High Pressures by Pulsed Nanosecond Discharge // Combust. Flame. 2015. V. 162. P. 1336.
- Cathey C.D., Tang T., Shiraishi T., Urushihara T., Kuthi A., Gundersen M.A. Nanosecond Plasma Ignition for Improved Performance of an Internal Combustion Engine // IEEE Trans. Plasma Sci. 2007. V. 35. P. 1664.
- Filimonova E.A. Discharge Effect on the Negative Temperature Coefficient Behaviour and Multistage Ignition in C3H8–Air Mixture // J. Phys. D: Appl. Phys. 2015. V. 48. P. 015201.
- Filimonova E., Bocharov A., Bityurin V. Influence of a Non-equilibrium Discharge Impact on the Low Temperature Combustion Stage in the HCCI Engine // Fuel. 2018. V. 228. P. 309.
- Filimonova E.A., Dobrovolskaya A.S., Bocharov A.N., Bityurin V.A., Naidis G.V. Formation of Combustion Wave in Lean Propane-air Mixture with a Non-uniform Chemical Reactivity Initiated by Nanosecond Streamer Discharges in the HCCI Engine // Combust. Flame. 2020. V. 215. P. 401.
- Bityurin V.A., Bocharov A.N., Dobrovolskaya A.S., Kuznetsova T.N., Popov N.A., Filimonova E.A. Numerical Modeling of Pulse-Periodic Nanosecond Discharges // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2100. № 1. P. 012032.
- Битюрин В.А., Бочаров А.Н. Магнитогидродинамическое взаимодействие при обтекании затупленного тела гиперзвуковым воздушным потоком // МЖГ. 2006. № 5. C. 188.
- Aleksandrov N.L., Kindusheva S.V., Nudnova M.M., Starikovskii A.Yu. Mechanism of Ultra-fast Heating in a Non-equilibrium Weakly Ionized Air Discharge Plasma in High Electric Fields // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P. 255201.
- Popov N.A. Fast Gas Heating in a Nitrogen-Oxygen Discharge Plasma: I. Kinetic Mechanism // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44. P. 285201.
- Popov N.A., Starikovskaia S.M. Relaxation of Electronic Excitation in Nitrogen/Oxygen and Fuel/Air Mixtures: Fast Gas Heating in Plasma-assisted Ignition and Flame Stabilization // Prog. Energy Combust. Sci. 2022. V. 89. 100928.
- Белов Г.В., Иориш В.С., Юнгман В.С. Моделирование равновесных состояний термодинамических систем с использованием ИВТАНТЕРМО для Windows // ТВТ. 2000. Т. 38. № 2. С. 209.
- Битюрин В.А., Иванов П.П., Корягина Г.М., Любимов Г.А., Медин С.А., Морозов Г.Н., Прокоп А.С. Численное моделирование работы МГД-генератора на переменных режимах в составе МГДЭС // ТВТ. 1982. Т. 20. № 4. С. 347.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Электр. спр. М.: Наука, 1978–2004. http://twt.mpei.ac.ru/tthb/2/oivt/IVTANThermo/Rus/index.htm
Supplementary files
