Выполнены экспериментальные исследования пламени предварительно перемешанной смеси горючего и окислителя в условиях, когда скорость горения направлена по и против вектора гравитации, а также в невесомости. Проведено сравнение характеристик пламени. Впервые определена скорость ламинарного горения при вариации интенсивности и направления гравитационного поля на основе экспериментальных данных о коническом метано-воздушном пламени. Показана возможность оценки полей скоростей пламени в условиях ограниченного пространства и без внешних источников световых импульсов (в капсуле в «падающей башне»).
The paper presents experimental studies of conical methane-air flames in conditions of normal, reverse and micro gravity under wide range of velocity and equivalence ratio. The flame characteristics are compared. The laminar burning velocity is determined for the different gravity conditions. Also, the possibility of estimating the flame velocity fields in conditions of limited space and without external source of light pulses (in a capsule of a «drop tower») is shown.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 29426670
В работе впервые экспериментально исследованы характеристики конического метановоздушного пламени в зависимости от направления силы гравитации и в невесомости при варьировании скорости потока и коэффициента избытка топлива смеси. Определены значения скорости ламинарной горения для бедного, богатого и стехиометрического пламени в условиях «нормальной» и «обратной» гравитации, а также стехиометрического пламени в невесомости. Показано, что в невесомости скорость фронта горения минимальна, а в «обратной» гравитации – максимальна.
Полученные результаты могут быть использованы при верификации численных моделей горения. Показана возможность измерения поля скоростей потока за фронтом пламени без использования внешних источников световых импульсов.
Список литературы
1. Zimont V. L. // Flow, Turbul. Combust. 2016. Vol. 97. No. 3. P. 875.
2. Ross H. D. (Ed.) Microgravity combustion: fire in free fall. – Academic press, 2001.
3. Law C. K., Faeth G. M. // Prog. Energy Combust Sci. 1994. Vol. 20. No. 1. P. 65.
4. Cheng R. K., Johnson M. R., Greenberg P. S., Wernet M. P. / Proceedings of Seventh Int. Workshop on Microgravity Combustion and Chemically Reacting Systems. Rev. 1. 2003. P. 221.
5. Sharp L., Dietrich D., Motil B. // J. Aerosp. Eng. 2013. Vol. 26. No. 2. P. 439.
6. Prud’Homme R., Legros G., Torero J. L. // C. R. Mec. 2017. Vol. 345. No. 1. P. 86.
7. Wang S. F., Zhang H., Jarosinski J., Gorczakowski A., Podfilipski J. // Combust. Flame. 2010. Vol. 157. No. 4. P. 667.
8. FABmbH Z., Fallturm A. ZARM drop tower Bremen User manual //dimensions. 2008.
9. Son E. E., Krikunova A. I., Saveliev A. S. // High Temp. 2016. Vol. 54. No. 3. P. 403.
10. Krikunova A. I., Son E. E., and Saveliev A. S. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. Vol. 774. No. 1. P. 012087.
11. Most J., Most A., Sussett A., Baillargeat J., Joulain P. / Proceedings of 10th Int. Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics. 2001.
12. Greenberg P. S., Wernet M. P., Yanis W., Urban D. L., and Sunderland P. B., / Proceedings of Seventh Int. Workshop on Microgravity Combustion and Chemically Reacting Systems. Rev. 1. 2003. P. 381.
1. V. L. Zimont, Flow, Turbul. Combust. 97 (3), 875 (2016).
2. Microgravity combustion: fire in free fall. Ed. by H. D. Ross (Academic press, 2001).
3. C. K. Law and G. M. Faeth, Prog. Energy Combust Sci. 20 (1), 65 (1994).
4. R. K. Cheng, M. R. Johnson, P. S. Greenberg, and M. P. Wernet, in Proceedings of Seventh Int. Workshop on Microgravity Combustion and Chemically Reacting Systems. Rev. 1. (2003), p. 221.
5. L. Sharp, D. Dietrich, and B. Motil, J. Aerosp. Eng. 26 (2), 439 (2013).
6. R. Prud’Homme, G. Legros, and J. L. Torero, C. R. Mec. 345 (1), 86 (2017).
7. S. F. Wang, H. Zhang, J. Jarosinski, A. Gorczakowski, and J. Podfilipski, Combust. Flame. 157 (4), 667 (2010).
8. FABmbH Z., Fallturm A. ZARM drop tower Bremen User manual (2008).
9. E. E. Son, A. I. Krikunova, and A. S. Saveliev, High Temp. 54 (3), 403 (2016).
10. Krikunova, A. I., E. E. Son, and A. S. Saveliev., J. Phys.: Conf. Ser. 774 (1), 012087 (2016).
11. J. Most, A. Most, A. Sussett, J. Baillargeat, and P. Joulain, in Proceedings of 10th Int. Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics (2001).
12. P. S. Greenberg, M. P. Wernet, W. Yanis, D. L. Urban, and P. B. Sunderland, in Proceedings of Seventh Int. Workshop on Microgravity Combustion and Chemically Reacting Systems. Rev. 1. (2003), p. 381.
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Бураченко А. Г., Белоплотов Д. В., Сорокин Д. А., Тарасенко В. Ф., Бакшт Е. Х., Ломаев М. И., Липатов Е. И. Вклад катодолюминесценции и фотолюминесценции в сигналы с алмазных детекторов пучков убегающих электронов 5
Расмагин С. И., Крыштоб В. И. Методика измерения времен релаксации фотопроводимости полупроводника в микроволновом поле при импульсном лазерном излучении 11
Логинов В. М. Стохастический нагрев нерелятивистских заряженных частиц в электрических полях со случайными переключениями 16
Крикунова А. И., Сон Э. Е., Клинков К. В., Eigenbrod C. Влияние гравитационных сил на процессы горения 21
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Бакеев И. Ю., Зенин А. А., Климов А. С., Окс Е. М. О возможности прецизионной электронно-лучевой обработки протяженных диэлектрических изделий плазменным источником электронов в форвакууме 26
Гришин Ю. М., Мяо Лун О вихревом режиме аргон-водородного плазменного потока в канале высокочастотного индукционного плазмотрона 31
Балмашнов А. А., Калашников А. В., Калашников В. В., Степина С. П., Умнов А. М. Самовозбуждение низкочастотных колебаний в плазменном кольце, формируемом ЭЦР-разрядом в узком коаксиальном резонаторе 37
Неклюдова П. А., Кралькина Е. А., Вавилин К. В., Задириев И. И., Никонов А. М. Влияние внешнего магнитного поля на радиальное распределение ионного тока насыщения зонда в высокочастотном индуктивном источнике плазмы 42
Андреев В. В., Пичугин Ю. П. Влияние полярности напряжения на синтез озона в диэлектрическом барьерном разряде 47
Баловнев А. В., Башутин О. А., Григорьева И. Г., Манохин И. Л., Салахутдинов Г. Х. Характеристики рентгеновского излучения микропинчевого разряда в зависимости от полярности электродов разрядной системы 52
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Яковлева Н. И., Болтарь К. О., Никонов А. В. Температурное разрешение тепловизионных систем с использованием фотоприемных устройств на основе CdHgTe 58
Галочкин А. В., Ащеулов А. А., Захарук З. И., Дремлюженко С. Г., Романюк И. С. Фотодиодные структуры на основе CdTe и CdMnTe 65
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Муслимов А. Э., Рабаданов М. Х., Исмаилов А. М. Влияние структурного совершенства пленок оксида цинка на их электрические и оптические свойства 72
Дудин А. Л., Миронова М. С., Яковлев Г. Е., Фролов Д. С., Коган И. В., Шуков И. В., Зубков В. И., Глинский Г. Ф. Исследование PHEMT-структур с квантовыми ямами AlGaAs/InGaAs/GaAs, выращенных молекулярно-пучковой эпитаксией 78
Кармоков А. М., Дышекова А. Х., Молоканова О. О. Измерение краевого угла смачивания свинцом поверхности оксида железа и реакторной стали ЭИ-852 85
Трофимов А. А. Режимы шлифования и полирования пластин из сапфира и карбида кремния, содержащих СВЧ монолитные интегральные схемы 89
Козлов Г. В., Долбин И. В. Перколяционные модели для описания степени усиления модуля упругости высоконаполненных нанокомпозитов полиуретан/графен 96
Шабрин А. Д., Гончаров А. Е., Пашкеев Д. А., Ляликов А. В., Егоров А. В. Анализ разориентации монокристаллических блоков объемного кристалла InSb 101
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Архипов В. П., Желаев И. А., Ивашкин А. Б., Камруков А. С., Семенов К. А. Мультиспектральные фотоэлектрические преобразователи для измерения излучательных характеристик импульсных источников широкополосного оптического излучения 107
Полесский А. В., Юдовская А. Д. Обоснование требований к элементам установки измерения пятна рассеяния объектива на основе матричного фотоприемного устройства 115
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 122
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
A. G. Burachenko, D. V. Beloplotov, D. A. Sorokin, V. F. Tarasenko, E. Kh. Baksht, M. I. Lomaev, and E. I. Lipatov The contribution of cathodoluminescence and photoluminescence to signals from diamond detectors of runaway electron beams 5
S. I. Rasmagin and V. I. Kryshtob Method for measuring the relaxation times of the semiconductor photoconductivity in a micro-wave field under pulsed laser radiation 11 V. M. Loginov Stochastic heating of nonrelativistic charged particles in electric fields with random switchings 16
A. I. Krikunova, E. E. Son, K. V. Klinkov, and C. Eigenbrod Gravity influence on combustion processes 21
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
I. Yu. Bakeev, A. A. Zenin, A. S. Klimov, and E. M. Oks On the possibility of precision electron-beam processing of extended dielectric products by a plasma source of electrons in the forevacuum 26
Yu. M. Grishin and L. Miao About the vortex regime of an argon-hydrogen plasma flow in the channel of the inductively-coupled RF plasma torch 31
A. A. Balmashnov, A. V. Kalashnikov, V. V. Kalashnikov, S. P. Stepina, and A. M. Umnov Self-excitation of low-frequency oscillations in the plasma ring to be formed by the ECR discharge in a narrow coaxial resonator 37
P. A. Nekliudova, E. A. Kralkina, K. V. Vavilin, I. I. Zadiriyev, and A. M. Nikonov The effect of an external magnetic field on the radial distribution of the ion saturation current of a probe in a high-frequency inductive plasma source 42
V. V. Andreev and Yu. P. Pichugin Effect of voltage polarity on ozone synthesis in a dielectric barrier discharge 47
A. V. Balovnev, O. A. Bashutin, I. G. Grigoryeva, I. L. Manohin, and G. Kh. Salakhutdinov Characteristics of X-ray radiation of a micropinch discharge in dependence on the polarity of the electrodes of the discharge system 52
PHOTOELECTRONICS
N. I. Iakovleva, K. O. Boltar, and A. V. Nikonov Temperature resolution of thermal imagers systems using photodetector devices based on CdHgTe 58
A. V. Galochkin, A. A. Ashcheulov, Z. I. Zakharuk, S. G. Dremlyuzhenko and I. S. Romanyuk Photodiode structures based on CdTe and CdMnTe 65
MATERIALS SCIENCE
A. E. Muslimov, M. Kh. Rabadanov, and A. M. Ismailov Influence of Zinc Oxide films structure perfection on their electrical and optical properties 72
A. L. Dudin, M. S. Mironova, G. E. Iakovlev, D. S. Frolov, I. V. Kogan, I. V. Shukov, V. I. Zubkov, and G. F. Glinskiy Investigation of PHEMT structures with quantum wells of AlGaAs/InGaAs/GaAs grown by molecular beam epitaxy 78
A. M. Karmokov, A. H. Dyshekova, and O. О. Molokanovа Measurements of the contact angle of lead for surfaces of the iron oxide and reactor steel EI-852 85
A. A. Trofimov Modes of lapping and polishing plates made of sapphire and silicon carbide containing microwave monolithic integrated сircuits 89
G. V. Kozlov and I. V. Dolbin Percolation models for describing the degree of amplification of the elastic modulus of high-filled polyurethane/praphene nanocomposites 96
A. D. Shabrin, A. E. Goncharov, D. A. Pashkeev, A. V. Lyalikov, and A. V. Egorov A mismatching angle analysis for monocrystalline blocks of bulk InSb crystals 101
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
V. P. Arkhipov, I. A. Zhelaev, A. B. Ivashkin, A. S. Kamrukov, and K. A. Semenov Multispectral photoelectric converters for measuring the radiative characteristics of pulsed broadband optical radiation sources 107
A. V. Polesskiy and A. D. Yudovskaya Justification of the requirements for the elements of the lens spot scattering measurement setup based on a matrix photodetector 115
INFORMATION
Rules for authors 122
Другие статьи выпуска
Экспериментально исследовано влияние полярности напряжения на высоковольтном электроде диэлектрического барьерного разряда (ДБР) на синтез озона в воздухе при атмосферном давлении в двух различных конфигурациях ДБР: с вращающимся со скоростью 3000 об/мин диэлектрическим диском и с классической схемой с плоскими электродами. В ДБР с движущимся диэлектриком на электроды подавалось постоянное напряжение, а в случае классической ячейки ДБР – переменное напряжение с частотой 50 Гц. В случае ДБР с вращающимся диэлектрическим диском при отрицательной полярности высоковольтного электрода концентрация озона в выходном воздушном потоке в 3,5–4 раза выше, чем при положительной полярности. В случае классической ячейки ДБР влияние полярности переменного напряжения существенно ниже, концентрации синтезированного озона при разных полярностях высоковольтного электрода отличаются в 1,4–1,5 раза.
В работе представлены результаты измерений радиального распределения ионного зондового тока насыщения в высокочастотном индуктивном источнике плазмы диаметром 46 см при изменении величины индукции внешнего магнитного поля В от 0 до 50 Гс, выполненные на рабочих частотах 2, 4 и 13,56 МГц и фиксированной мощности ВЧ-генератора в диапазоне 100– 500 Вт. В качестве рабочего газа использовался аргон, давление которого изменялось от 0,1 до 30 мТорр. Показано, что наложение внешнего магнитного поля позволяет управлять радиальным распределением зондового ионного тока насыщения. Выявлены оптимальные условия создания протяженных участков однородной плазмы диаметром более 30 см.
Представлены результаты экспериментального исследования условий возникновения НЧколебаний в плазменном кольце, формируемом ЭЦР-разрядом (Ar) в узком коаксиальном резонаторе. Установлена область параметров разряда, при которых эти колебания являются устойчивыми. Предполагается, что регистрируемые колебания являются следствием возникновения электростатической волны, распространяющейся в азимутальном направлении.
Выполнено численное моделирование течения плазмы для одного из конкретных конструктивных вариантов технологического ВЧИ-плазмотрона с трехвитковым индуктором и частотой тока 3 МГц. В качестве плазмообразующего газа рассмотрена смесь аргона с водородом при объемной концентрации водорода от 0 до 10 %. Рассчитаны распределения электромагнитных полей и всех теплогазодинамических параметров потока плазмы. Показано, что при величине амплитуды тока разряда выше определенного критического значения JКР, зависящего от , происходит изменение режима течения плазмы из потенциального в вихревое, при котором в зоне энерговыделения образуется тороидальный вихрь. Установлена зависимость величины критического тока JКР от объемной концентрации водорода . Определено влияние и тока разряда JК на интенсивность и координаты положения центра возникающей вихревой трубки.
Представлены результаты исследований особенностей процессов отклонения и развертки сфокусированного электронного пучка, генерируемого плазменным источником электронов в области повышенных давлений форвакуумного диапазона. Показано, что во всех исследуемых диапазонах давлений и расстояний от отклоняющей системы в пределах угла отклонения электронного пучка в 20 градусов плотность мощности пучка снижается лишь на 20 %. На примере фрезеровки кварцевого стекла продемонстрирована возможность эффективной прецизионной электронно-лучевой обработки диэлектриков.
Рассмотрен бесстолкновительный механизм стохастического нагрева нерелятивистских заряженных частиц, возникающий при случайном переключении двух регулярных динамик, обусловленных движением частиц в постоянных электрических полях с разными амплитудами и осциллирующих с разными амплитудами и частотами. Моделируя переключения динамик случайным телеграфным сигналом, вычислена дисперсия скорости частицы. Показано, что дисперсия, а значит, и средняя энергия монотонно растут со временем. На временах много больше времени спада корреляций закон роста – линейный. Получены явные выражения для коэффициентов диффузии в зависимости от переменных, характеризующих регулярные динамики и частоты их смены.
В работе сообщается о методике измерения времен релаксации фотопроводимости в полупроводниковом материале в микроволновом поле после лазерного возбуждения при разных температурах измерения. Анализ кривых релаксации фотопроводимости проводили с помощью метода Прони. Метод Прони позволял определить величину времени релаксации фотопроводимости и парциальные амплитуды сигнала релаксации фотопроводимости. В качестве исследуемого материала использовали образцы кремния электронного типа проводимости, подвергшиеся термической обработке, и прошедшие диффузию золота при высоких температурах. Образцы кремния имели слой вольфрама на поверхности. Получены температурные зависимости величины времени релаксации фотопроводимости. Из этих зависимостей получили температурные зависимости сечения захвата носителей заряда на центры рекомбинации и энергии ионизации различных примесей.
Исследовано свечение алмазов IIа типа (природного и искусственного) под воздействием пучка убегающих электронов субнаносекундной длительности и излучения импульсной KrClэксилампы. Показан существенный вклад катодолюминесценции (КЛ), а также фотолюминесценции (ФЛ) на спектры излучения в области 310–650 нм. Излучения Вавилова-Черенкова (ИВЧ) зарегистрировано только в области 225–310(350) нм и только с помощью монохроматора и ФЭУ. Измерены задержки между импульсами ИВЧ и КЛ. Показано, что коротковолновое ультрафиолетовое излучение усиливает интенсивность ФЛ.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400