НЕРАВНОВЕСНАЯ ПЛАЗМА, СОПРОВОЖДАЮЩАЯ ГОРЕНИЕ МЕТАН-КИСЛОРОДНОЙ СМЕСИ В ЗАМКНУТОМ ОБЪЁМЕ

, , , , Мисакян М. А., *, , **

Институт общей физики им. РАН, Москва
*НИИ Ядерной физики им. при МГУ им. , Москва
**Объединённый институт высоких температур РАН, Москва

С проблемой плазмообразования при воспламенении горючих газовых смесей связан широкий круг как экспериментальных, так и теоретических работ. Присутствие плазмы в пламёнах – факт давно известный, отражённый в исследованиях начала прошлого века. В 40-х годах были проведены подробные исследования проводимости пламён. Эти исследования показали, что величина максимальной проводимости на несколько порядков превышает значения, рассчитанные в предположении, что ионизация равновесна. Такого рода надравновесная ионизация получила название химической.

В последние годы был накоплен значительный экспериментальный материал, наибольшая часть которого относилась к углеводородным пламёнам. Анализируя состояние проблемы, следует отметить ограниченность объектов исследования (преимущественно ударные волны, стационарные пламёна) и методов диагностики (преимущественно зонды).

Постановка настоящей работы стимулирована исследованиями, проводимыми в последние годы в ИОФ РАН с инициацией воспламенения метан-кислородных и водород-кислородных газовых смесей в замкнутых цилиндрических камерах. Инициация осуществлялась мощными разрядами, локализованными в объёмах, существенно меньших объёма камеры: лазерными искрами, микроволновыми разрядами, сильноточными поверхностными разрядами.

Исследование характера хемо-ионизационных явлений в условиях, характерных для воспламенения, инициируемого мощными электрическими разрядами, составляло основную задачу при постановке настоящей работы. В качестве основного диагностического метода регистрации концентрации электронов в плазме, сопровождающей горение, использовался метод двухчастотного микроволнового просвечивания пламени. Было показано, что электронная концентрация в развитом пламени составляет ne » (2 –cм-3, что существенно превосходит значения, измеренные и предсказанные в экспериментальных и теоретических работах предшественников. Частота столкновений электронов с нейтралами составляет nen » 1012 c-1, превышая более, чем на порядок величины, характерные для исходного (предпламенного) состояния газовой смеси.

Проведено сравнение экспериментальных результатов с результатами расчётов, выполненных в рамках развитой кинетической схемы (см. [1]) и продемонстрировано хорошее соответствие между экспериментом и теорией.

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (№ .12 и №) и Президиума РАН (программа фундаментальных исследований Президиума РАН 26П «Горение и взрыв»).

Литература

[1].  , , Механизм хемоионизации и причины возникновения голубого свечения при воспламенении метан-кислородной смеси // Доклад, представленный на настоящую Конференцию.