ISSN 2307-4469 · EISSN 2949-5636

· Языки: ru / en

Статья: Диагностика метано-кислородного пламени при высоких давлениях с использованием когерентного антистоксова рассеяния света (2016)

Читать

Читать онлайн

Методом спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) измерены распределения температур и относительных концентраций компонентов реагирующей рабочей смеси в турбулентном пламени метано-кислородной горелки непрерывного действия при давлениях до 1,2 МПа и различных коэффициентах избытка топлива. Обсуждаются возможности, особенности и ограничения нелинейно-оптической лазерной спектроскопической диагностики углеводородных пламен при высоких давлениях.

Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) spectroscopy has been employed to measure spatial distributions of temperature and relative concentrations of components of a reactive gas medium in a turbulent flame of a continuously-running methane-oxygen high-pressure burner at pressures up to 1.2 MPa and various mixing equivalence ratios. Feasibilities, peculiarities and limitations of nonlinear laser spectroscopic diagnostics of high-pressure hydrocarbon flames are discussed.

Ключевые фразы: когерентное антистоксово рассеяние света, карс, нелинейная лазерная спектроскопия, лазерная диагностика пламен, горение углеводородов, турбулентное горение

Автор (ы): Верещагин Константин Александрович, Козлов Дмитрий Николаевич, Смирнов Валерий Васильевич, Фабелинский Виктор Иммануилович

Журнал: УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Физика
УДК: 535.8. Применение оптики в целом
536.46. Горение и другие реакции. Пламя
eLIBRARY ID: 27637668

Для цитирования:

ВЕРЕЩАГИН К. А., КОЗЛОВ Д. Н., СМИРНОВ В. В., ФАБЕЛИНСКИЙ В. И. ДИАГНОСТИКА МЕТАНО-КИСЛОРОДНОГО ПЛАМЕНИ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОГЕРЕНТНОГО АНТИСТОКСОВА РАССЕЯНИЯ СВЕТА // УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ. 2016. ТОМ 4, №6

Текстовый фрагмент статьи

В работе исследованы возможности и особенности нелинейно-оптической лазерной диагностики локальных температуры и состава газовой среды метано-кислородного пламени при высоких давлениях на основе спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света. Исследования проведены при горении смесей CH4/O2 с различными коэффициентами избытка топлива при давлениях до 1,2 МПа в горелке непрерывного действия.

Представлены результаты экспериментов, в которых в различных пространственных точках реагирующего потока зарегистрированы колебательно-вращательные КАРС-спектры молекул H2, H2O, CH4, и CO2 и определены значения локальной температуры смеси и относительных концентраций таких ее компонентов как CH4 и H2.

Изучена возможность одновременной (за время одного лазерного импульса длительностью 3 нс) регистрации спектров нескольких молекулярных компонентов реагирующей смеси в одной и той же пространственной точке. При этом продемонстрировано получение взаимодополняющей информации о нескольких локальных параметрах потока.

Результаты работы показывают возможности применения КАРС-спектроскопии для локальной диагностики углеводородных пламен в камерах сгорания двигательных установок при высоких давлениях, исследования турбулентного смешения потоков горючего и окислителя и процессов горения и термического разложения углеводородов, измерения профилей температур и относительных концентраций компонентов газовой среды непосредственно в области горения, выявления возникающих в этой области холодных и перегретых зон, неоднородностей потоков топлива и т. д.

Реализация метода КАРС-диагностики турбулентных метано-кислородных пламен при высоких давлениях и полученные экспериментальные данные дают основания считать, что проведение подобных измерений может стать важным этапом разработки камер сгорания двигательных установок, обеспечивая исследования новых подходов к организации горения, изучение влияния конструктивных особенностей камер на процесс горения, а также верификацию моделей кинетических и газодинамических расчетов реагирующих потоков.

Моя история просмотров (3)

01. Статья: ПРЕСТУПНОСТЬ В РЕСПУБЛИКЕ БАШКОРТОСТАН И ЕЕ ДЕСТРУКТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ НА СОЦИАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ РЕГИОНА

02. Статья: СОЦИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ДЕВИАНТНОГО ПОВЕДЕНИЯ: ПО МАТЕРИАЛАМ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ШКОЛ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

03. Статья: Изменение геокриологических условий межаласий Центральной Якутии при прогнозируемом потеплении климата

Список литературы

1. Ниблер Дж., Найтен Г. Спектроскопия комбинационного рассеяния света в газах и жидкостях. — М.: Мир. 1982.
2. Greenhalgh D. A. Advances in Nonlinear Spectroscopy. Vol. 15. — Chichester: John Wiley & Sons, 1988.
3. Eckbreth A. C. Laser Diagnostics for Combustion Temperature and Species. — Amsterdam: Gordon and Breach, 1996.
4. Stricker W., Woyde M., Lueckerath R., and Bergmann V. // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1993. Vol. 97. P. 1608.
5. Bergmann V., Stricker W. // Appl. Phys. 1995.Vol. B 61. P. 49.
6. Clauss W., Fabelinsky V. I., Kozlov D. N., Smirnov V. V., Stel’makh O. M., and Vereschagin K. A. // Appl. Phys. B. 2000. Vol. B70. P. 127.
7. Hussong J., Lückerath R., Stricker W., Bruet X., Joubert P., Bonamy J., Robert D. // Appl. Phys. B. 2001. Vol. B 73. P. 165.
8. Верещагин К. А., Смирнов В. В., Стельмах О. М., Фабелинский В. И. // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. № 1. С. 44.
9. Eckbreth A. C. // Appl. Phys. Lett. 1978. Vol. 32. No. 7. P. 421.
10. Верещагин К. А., Козлов Д. Н., Смирнов В. В., Стельмах О. М., Фабелинский В. И. // ТВТ. 2017. Т. 55. № 1. С. 1.
11. Rahn L. A., Farrow R. L., and Rosasco G. J. // Phys. Rev. 1991. Vol. A43. P. 6075.
12. Sinclair P. M., Berger J.-Ph., Michaut X., Saint-Loup R., Chaux R., and Berger H. // Phys. Rev. A. 1996. Vol. 54. P. 402.
13. Michaut X., Berger J.-Ph., Saint-Loup R., Chaussard F., Berger H. Actes du Colloque de Synthese du Groupe de Recherche CNES/CNRS/ONERA/SNECMA. — Toulouse: Cepadues Editions. 2001.
14. Clauss W., Klimenko D. N., Oschwald M., Vereschagin K. A., Smirnov V. V., Stel’makh O. M., and Fabelinsky V. I. // J. Raman Spectr. 2002. Vol. 33. P. 906.
15. Vereschagin K. A., Smirnov V. V., Stel’makh O. M., Fabelinsky V. I., Clauss W., Klimenko D. N., Oschwald M., and Vereschagin A. K. // J. Raman Spectr. 2005. Vol. 36. P. 134.
16. Vereschagin K. A., Vereschagin A. K., Smirnov V. V., Stel’makh O. M., Fabelinsky V. I., Clauss W., and Osсhwald M. // J. Raman Spectr. 2008. Vol. 39. P. 722.
17. Vereschagin K. A., Smirnov V. V., Stel’makh O. M., Fabelinsky V. I., Clauss W., and Osсhwald M. // J. Raman Spectr. 2010. Vol. 41. P. 902.
18. Rothman L. S., Gamache R. R., Tipping R. H., Rinsland C. P., Smith M. A. H., Chris Benner D., Malathy Devi V., Flaud J-M., Camy-Peyret C., Perrin A., Goldman A., Massie S., Brown L. R., and Toth R. A. // JQSRT 1992. Vol. 48. P. 469.
19. Avila G., Fernandez J. M., Mate B., Tejeda G., and Montero S. // J. Mol. Spectrosc. 1999. Vol. 196. P. 77.
20. Greenhalgh D. A., Rahn L. A. // J. Raman Spectrosc. 1990. Vol. 21. P. 847.
21. Porter F. M., Williams D. R. // Appl. Phys. 1992. Vol. B54. P. 103.
22. Grisch F., Pealat M. // J. Raman Spectrosc. 1994. Vol. 25. P. 145.
23. Grisch F., Bouchardy P., Vingert L., Smirnov V. V., Stel’makh O. M., Clauss W., Oschwald M. // Progress in Astronautics and Aeronautics. 2004. Vol. 200. Ch. 10. P. 369.
24. Fabelinsky V. I., Smirnov V. V., Stel‘makh O. M., Vereschagin K. A., Clauss W., Manfletti C., Sender J., Oschwald M. // J. Raman Spectr. 2010. Vol. 41. P. 890.
25. Flaud J. M., Camy-Peyret C., and Maillard J. P. // Molecular Physics. 1976. Vol. 32. P. 499.
26. Tennyson J., Zobov N. F., Williamson R., Polyansky O. L., and Bernath P. F. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2001. Vol. 30. P. 735.
27. Jourdanneau E., Chaussard F., Saint-Loup R., Gabard T., Berger H. J. // Mol. Spectrosc. 2005. Vol. 233. P. 219.
28. Jourdanneau E., Gabard T., Chaussard F., Saint-Loup R., Berger H., Bertseva E., Grisch F. // J. Mol. Spectrosc. 2007. Vol. 246. P. 167.
29. Lavorel B., Millot G., Saint-Loup R., Berger H., Bonamy L., Bonamy J., Robert D. // J. Chem. Phys. 1990. Vol. 93. P. 2176.
30. Lavorel B., Millot G., Saint-Loup R., Berger H., Bonamy L., Bonamy J., Robert D. // J. Chem. Phys. 1990. Vol. 93. P. 2185.
31. Brueggemann D., Wies B., Zhang X. X., Henze T., and Knoche K.-F. Combustion Flow Diagnostics, — Dordreht: Kluwer Academic Publishers. 1992.

1. J. W. Nibler, G. V. Knighten Coherent Anti-Stokes Raman
Spectroscopy, in Topics in Current Physics. Raman Spectroscopy
of Gases and Liquids, ed. by A. Weber (Springer Verlag,
Berlin Heidelberg New York, 1979), pp. 253–299.
2. D. A. Greenhalgh, in Advances in Nonlinear Spectroscopy,
vol. 15, ed. by R. J. H. Clark and R. E. Hester (John Wiley
& Sons, Chichester, 1988), pp. 193–251.
3. A. C. Eckbreth, in Laser Diagnostics for Combustion
Temperature and Species. Second Edition, ed. by W. A. Sirignano
(Gordon and Breach, Amsterdam B.V., 1996), pp. 221–300.
4. W. Stricker, M. Woyde, R. Lueckerath, and V. Bergmann,
Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 97, 1608 (1993).
5. V. Bergmann and W. Stricker, Appl. Phys. B 61, 49
(1995).
6. W. Clauss, V. I. Fabelinsky, D. N. Kozlov, V. V. Smirnov,
O. M. Stel’makh, and K. A. Vereschagin, Appl. Phys. B 70,
127 (2000).
7. J. Hussong, R. Lückerath, W. Stricker, X. Bruet, P. Joubert,
J. Bonamy, and D. Robert, Appl. Phys. B 73, 165 (2001).
8. K. A. Vereshchagin, V. V. Smirnov, O. M. Stel’makh, and
V. I. Fabelinsky, Quantum Electronics, 42, 44 (2012).
9. A. C. Eckbreth, App. Phys. Lett. 32, 421 (1978).
10. K. A. Vereschagin, D. N. Kozlov, V. V. Smirnov,
O. M. Stel’makh, and V. I. Fabelinsky. High Temperature, 55,
1 (2017).
11. L. A. Rahn, R. L. Farrow, and G. J. Rosasco. Phys. Rev.
A 43, 6075 (1991).
12. P. M. Sinclair, J.-Ph. Berger, X. Michaut, R. Saint-Loup,
R. Chaux, and H. Berger. Phys. Rev. A 54, 402 (1996).
13. X. Michaut, J.-Ph. Berger, R. Saint-Loup, F. Chaussard,
and H. Berger, in: Combustion dans les Moteurs Fusees, 26–28
June 2001, Actes du Colloque de Synthese du Groupe de Recherche
CNES/CNRS/ONERA/SNECMA. —Cepadues Editions: Toulouse,
2001.
14. W. Clauss, D. N. Klimenko, M. Oschwald, K. A. Vereschagin,
V. V. Smirnov, O. M. Stel’makh, and V. I. Fabelinsky,
J. Raman Spectrosc. 33, 906 (2002).
15. K. A. Vereschagin, V. V. Smirnov, O. M. Stel’makh,
V. I. Fabelinsky, W. Clauss, D. N. Klimenko, M. Oschwald, and
A. K. Vereschagin, J. Raman Spectrosc. 36, 134 (2005).
16. K. A.Vereschagin, A. K.Vereschagin, V. V. Smirnov,
O. M. Stel’makh, V. I. Fabelinsky, W. Clauss, and M. Osсhwald,
J. Raman Spectrosc. 39, 722 (2008).
17. K. A. Vereschagin, V. V. Smirnov, O. M. Stel’makh,
V. I. Fabelinsky, W. Clauss, and M. Oschwald, J. Raman Spectrosc.
41, 902 (2010).
18. L. S. Rothman, R. R. Gamache, R. H. Tipping, C. P. Rinsland,
M. A. H. Smith, D. Chris Benner, V. Malathy Devi, J.-M. Flaud,
C. Camy-Peyret, A. Perrin, A. Goldman, S. Massie, L. R. Brown,
and R. A. Toth, JQSRT 48, 469 (1992).
19. G. Avila, J. M. Fernandez, B. Mate, G. Tejeda, and
S. Montero, J. Mol. Spectrosc. 196, 77 (1999).
20. D. A. Greenhalgh and L. A. Rahn, J. Raman Spectrosc.
21, 847 (1990).
21. F. M. Porter and D. R. Williams, Appl. Phys. B54, 103
(1992).
22. F. Grisch and M. Pealat, J. Raman Spectrosc. 25, 145 (1994).
23. F. Grisch, P. Bouchardy, L. Vingert, W. Clauss, M. Oschwald,
V. V. Smirnov, and O. M. Stel’makh. Coherent Anti-Stokes
Raman Scattering Measurements at High Pressure in Cryogenic
LOX/GH2 Jet Flames. Progress in Astronautics and Aeronautics,
ed. by Vigor Young, Vol. 200. Chap. 10, 369 (2004).
24. V. I. Fabelinsky, V. V. Smirnov, O. M. Stel‘makh, K. A. Vereschagin,
W. Clauss, C. Manfletti, J. Sender and M. Oschwald,
J. Raman Spectrosc. 41, 890 (2010).
25. J. M. Flaud, C. Camy-Peyret, and J. P. Maillard, Molecular
Physics 32, 499 (1976).
26. J. Tennyson, N. F. Zobov, R. Williamson, O. L. Polyansky
and P. F. Bernath, J. Phys. Chem. Ref. Data 30, 735 (2001).
27. E. Jourdanneau, F. Chaussard, R. Saint-Loup, T. Gabard,
and H. Berger, J. Mol. Spectrosc. 233, 219 (2005).
28. E. Jourdanneau, T. Gabard, F. Chaussard, R. Saint-Loup,
H. Berger, E. Bertseva, and F. Grisch, J. Mol. Spectrosc. 246, 167
(2007).
29. B. Lavorel, G. Millot, R. Saint-Loup, H. Berger, L. Bonamy,
J. Bonamy and D. Robert, J. Chem. Phys. 93, 2176 (1990).
30. B. Lavorel, G. Millot, R. Saint-Loup, H. Berger, L. Bonamy,
J. Bonamy and D. Robert, J. Chem. Phys. 93, 2185 (1990).
31. D. Brueggemann, B. Wies, X. X. Zhang, T. Henze, and
K.-F. Knoche, in: Combustion Flow Diagnostics, ed. by D. F. G. Durao,
M. V. Heitor, J. H. Whitelaw and P. O. Witze (Kluwer Academic
Publishers, Dordreht, The Netherlands, 1992), pp. 495.

Выпуск

Том 4, №6 (2016)

Кол-во страниц: 102 страницы

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ОБЩАЯ ФИЗИКА

Верещагин К. А., Козлов Д. Н., Смирнов В. В., Фабелинский В. И. Диагностика метано-кислородного пламени при высоких давлениях с использованием когерентного антистоксова рассеяния света 543

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ

Шахатов В. А., Лебедев Ю. А. Анализ данных по сечениям возбуждения электронных состояний и ионизации атома водорода электронным ударом (обзор) 553
Гребенщиков С. Е., Терещенко М. А. Влияние радиальных электрических полей на дрейфовые траектории частиц в плазме стелларатора Л-2М 568
Йулдашев Х. Т., Хайдаров З., Касымов Ш. С. Исследование процессов усиления тока в газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом 580

ФОТОЭЛЕКТРОНИКА

Балиев Д. Л., Болтарь К. О. Методы оптимизации напряжения смещения фотодиодов в матричных ИК-фотоприемных устройствах 588
Будтолаев А. К., Гришина Т. Н., Хакуашев П. Е., Чинарева И. В. Формирование охранного кольца лавинного фотодиода на основе гетероструктуры InGaAs/InP 593
Дубов В. Л., Фомин Д. В. BaSi2 — перспективный материал для фотоэлектрических преобразователей (обзор) 599
Яковлева Н. И., Болтарь К. О., Иродов Н. А., Климанов Е. А. Матричные лавинные фотодиоды на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs/InAlAs/InP с разделенными областями поглощения и умножения 606
Кашуба А. С., Пермикина Е. В. Исследование эпитаксиальных гетероструктур CdхHg1-хТе методами травления 613

ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Телегин А. М. Детектор высокоскоростных микрочастиц на основе ионизационного принципа измерения 618
Волков А. Д. Исследование характеристик сварных строу трубок в вакууме 626

ИНФОРМАЦИЯ

Сводный перечень статей, опубликованных в журнале «Успехи прикладной физики» в 2016 г. 633
Правила для авторов 636
XLIV Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 639

C O N T E N T S

GENERAL PHYSICS

K. A. Vereschagin, D. N. Kozlov, V. V. Smirnov, and V. I. Fabelinsky Diagnostics of methane-oxygen flame at high pressures using coherent anti-Stokes Raman scattering 543

PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS

V. A. Shakhatov and Yu. A. Lebedev Analysis of the data on cross sections of excitation of electronic states and ionization of hydrogen atom by electron impact (a review) 553
S. E. Grebenshchikov and M. A. Tereshchenko Effects of radial electric fields on particle drift orbits in L-2M stellarator plasmas 568
Kh. T. Yuldashev, Z. Khaydarov, and Sh. S. Kasymov Study of processes of magnifying in a gas discharge cell with the semiconductor electrode 580

PHOTOELECTRONICS

D. L. Baliev and K. O. Boltar Methods for photodiodes bias voltage optimization in scanning and staring FPA’s 588
A. K. Budlotaev, T. N. Grishina, P. E. Khakuashev, and I. V. Chinaryova Method of guard ring forming in the avalanche photodiodes based on the InGaAs/InP heterostructure 593
V. L. Dubov and D. V. Fomin BaSi2 is a promising material for photovoltaic cells (review) 599
N. I. Iakovleva, K. O. Boltar, N. A. Irodov, and E. A. Klimanov An avalanche photodiode array based on the InGaAs heterostructures with separated absorption and multiplication layers 606
A. S. Kashuba and E. V. Permikina The investigation of the CdхHg1-хTe multilayered structures by etching techniques 613

PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS

A. M. Telegin A detector of high-speed microparticles on the basis of the ionization principle of measurements 618
A. D. Volkov Behavior of welded straws in vacuum 626

INFORMATION

The summary list of the articles published in Uspekhi Prikladnoi Fiziki in 2016 633
Rules for authors 636
XLIV International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thernomuclear Fusion 639

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
Сайт: http://www.orion-ir.ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.