Исследование влияния импульсного коронного разряда на процесс развития детонации в газовых смесях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 533 9

КОНОВАЛОВ ГРИГОРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИМПУЛЬСНОГО КОРОННОГО РАЗРЯДА НА ПРОЦЕСС РАЗВИТИЯ ДЕТОНАЦИИ В ГАЗОВЫХ

СМЕСЯХ

01 04 08 - физика плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

003158760

Москва 2007

003158760

Работа выполнена в Институте водородной энергетики и плазменных технологий Российского научного центра «Курчатовский институт» и на кафедре физики и химии плазмы Московского физико-технического института

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук, Роман Викторович Смирнов

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук Игорь Антонович Коссый доктор физико-математических наук Идея Михайловна Набоко

Ведущая организация

Институт химической физики им Н Н Семенова РАН

Защита диссертации состоится «е^?? 2007 г в час

на заседании диссертационного совета К 212 156 03 при Московском физико-

техническом институте по адресу

141700, г Долгопрудный, Институтский пер 9

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МФТИ

Автореферат разослан » 2007

Ученый секретарь диссертационного совеха.

кандидат физико-математических наук В Е Брагин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ Актуальность темы

Работа посвящена исследованию влияния предобработки газовой смеси импульсным коронным разрядом на процесс перехода горения в детонацию В настоящее время исследования быстрого горения и, в частности, детонации в газах от общего рассмотрения возможности и условий преобразования химической энергии топливо-воздушных смесей в детонационной волне переходят к разработкам двигателей на основе использования детонационных процессов Одним из наиболее перспективных и простых для реализации устройств является пульсирующий детонационный двигатель (ПДД) Он представляет собой трубу, заглушённую с одного конца Труба заполняется горючей смесью, затем со стороны заглушённого конца инициируется детонационная волна Продукты реакции, выходящие со стороны открытого конца создают тягу Повторение детонационных циклов с высокой частотой (порядка 100 Гц) может обеспечить практически равномерную тягу двигателя Для широкого применения ПДД необходимо, чтобы детонация в камере сгорания развивалась за достаточно малые времена на небольшой длине камеры При этом затраты энергии от внешнего (бортового) источника инициирования горения и детонации должны быть минимальными Прямое инициирование детонации в топливо-воздушных смесях требует импульсных источников энергии, мощность которых слишком высока для практических устройств Слабые источники энергии способны инициировать только пламя в смеси, распространяющееся с низкими дозвуковыми скоростями В результате саморазгона фронта реакции возможно получить детонацию Основной задачей является уменьшение времени и длины перехода горения в детонацию Для этого используют различные сочетания начальных условий в камере сгорания (предобработка горючей смеси, изменения в геометрии камеры, усложненная система поджига) Одним из способов ускорения развития детонации является предобработка смеси импульсным коронным разрядом В работе были проведены исследования влияния на развитие детонации комбинированного метода зажигания сочетание коронного и искрового разрядов, служащих для предобработки малой части объема камеры сгорания и зажигания обработанной смеси

Практическая ценность работы

Разработанная конструкция электродной системы и измеренные характеристики исследованных процессов важны для создания технологического вари-

анта пульсирующего детонационного двигателя и анализа практических схем установок с использованием детонационных режимов горения

Цели диссертационной работы

« Создание экспериментального стенда для исследования влияния импульсного коронного разряда на процесс развития детонации в газовых смесях, сравнение эффективности двух способов инициирования реакции с помощью искрового инициирования и с помощью комбинированного (искра совместно с импульсным коронным разрядом) инициирования

• Измерение зависимостей скорости распространения фронта реакции горения пропан-бутана и метана от соотношения топливо/кислород/азот, от конфигурации электродной системы и от величин энерговкладов коронного и искрового разрядов

• Численное моделирование процесса формирования детонационной волны в присутствии импульсного коронного разряда для выяснения механизма воздействия разряда на процесс развития детонации

В процессе работы были поставлены и решены следующие задачи

• Разработана и создана система коронирующих электродов с варьируемой геометрией для установки ее в детонационную трубу

• Разработана система регистрации распространения фронта реакции на основе оптических датчиков, датчиков давления и цифровых многоканальных запоминающих осциллографов

• Разработана модель процесса развития детонации под воздействием коронного разряда

Научная новизна работы

Новыми являются следующие результаты диссертационной работы

• разработанная конструкция электродной системы дня комбинированного инициирования на основе искрового и импульсного коронного разряда,

• измеренные характеристики процесса развития детонации в смесях пропан-бутан/кислород/азот и метан/кислород/азот, инициированного комбинированной системой поджига

На защиту выносятся следующие положения

• результаты сравнения эффективности инициирования процесса с помощью искрового и комбинированного поджига,

• результаты измерения зависимости средней скорости распространения фронта реакции и времени выхода реакции от соотношения топливо/кислород/азот, и конфигурации электродной системы в условиях комбинированного инициирования процесса горения,

• метод и результаты анализа механизма воздействия плазмы на процесс формирования детонации при использовании комбинированной системы инициирования путем сравнения характеристик процесса, полученных в реальном и численном экспериментах

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены на следующих конференциях

1 2nd Int Workshop and Exhibition on Plasma Assisted Combustion (IWEPAC), Quality Inn Governor, Falls Church, Virginia, USA, 19-21 September, 2006

2 18th International symposium on Plasma Chemistry Kyoto, Japan, August 2631,2007

Публикации По теме диссертации опубликовано две печатные работы (см список публикаций)

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложения, содержащего список публикаций по теме диссертации Работа изложена на 114 страницах и включает 36 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 92 наименований

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность работы, ее научная и практическая значимость, сформулированы цели и основные задачи работы

В главе 1 (литературный обзор) описаны методы и результаты исследований как медленного горения углеводородов, так и горения в детонационных режимах Приведен подробный анализ влияния на параметры горения различных внешних параметров (температуры, давления, состава смеси)

Приводятся общие сведения о классической теории детонации Подробно рассматривается вопрос, связанный с переходом горения в детонацию Описаны недостатки прямого инициирования детонации, связанные с неприемлемо большими затратами энергии

Рассмотрены несколько работ, в которых показана множественность сценариев перехода горения в детонацию в зависимости от структуры ускоряющегося пламени, приведено описания методов получения детонации путем ускорения пламени Так же приведен анализ методов ускорения перехода горения в детонацию, что представляется наиболее ценным с практической точки зрения

На примере пульсирующего детонационного двигателя рассмотрен вопрос о практическом использовании детонационных режимов горения Обоснована целесообразность использования такого режима

Для обоснования возможности использования плазмы коронного разряда для инициирования детонации в данной главе сделан детальный анализ способов инициирования детонации Сделан обзор исследований посвященных как традиционным искровым способам инициирования детонации, так и альтернативным, обладающим большей эффективностью Рассмотрены результаты работы нескольких групп, посвященные использованию в качестве таких альтернативных способов инициирования детонации системы на основе неравновесных разрядов Обоснованы цели диссертационной работы

Глава 2 посвящена описанию экспериментального стенда, разработанного для проведения описанной программы исследований Глава разбита на три части, первая из которых посвящена описанию детонационной трубы и электродной системы с источником питания, вторая - описанию системы подачи реагентов В третьей части приведено описание системы для регистрации распространения фронта реакции

На рис 1 показана схема экспериментального стенда Стенд состоит из следующих основных блоков высоковольтный источник питания, система электродов, детонационная труба и оборудование системы регистрации

Детонационная труба представляет собой систему двух герметично соединенных между собой секций разрядной и детонационной

Длина разрядной секции составляет 450 мм, длина детонационной 2000 мм Суммарная длина вместе с соединительными фланцами составляет 2500 мм, что является максимальной величиной для длины камеры сгорания устройств для практического применения

в

1 IV

- 3

Рис I Блок-схема экспериментального стенда, I-источник питания, 2-снстсма .электродов, 3-детонационная труба, 4-осциллограф, 5- датчики.

Обе секции выполнены из трубы с внутренним диаметром 70 мм и толщиной стенок 2 мм. Материал трубы - нержавеющая сталь, что в сочетании с геометрическими параметрами трубы обеспечивает расчетный пятикратный запас прочности при прохождении де-

тонационной волны в трубе.

Электродная система смонтирована на ([ггоропластовом фланце в торце разрядной секции детонационной трубы. Внешний вид электродной системы показан на рис. 2. Вдоль оси трубы установлен заземленный нержавеющий стержень.

Рис 2. Электродная система Вверху вид сбоку, внщу вид с торцов ] - высоковольтные электроды, 2 - заземленный электрод Высоковольтная часть электродной системы состоит из нескольких стержней из нержавеющей стали, которые установлены в середине зазора между заземленными центральным стержнем и стенкой трубы. На высоковольтных стержнях, на одинаковых расстояниях друг от друга, установлены шайбы. Коронный разряд возникает в зазоре между шайбами и заземленными элементами

- центральным стержнем и стенкой трубы В разрядном промежутке этой электродной системы специально сделан регулируемый зауженный зазор вблизи торца разрядной камеры для стимулирования образования искры после коронного разряда Конструкция системы электродов позволяет менять количество и длину высоковольтных стержней, размер и количество шайб на них и расстояние между шайбами

Для получения высоковольтных наносекундных импульсов был собран источник питания, состоящий из преобразователя, синхронизированного входным импульсом, блока высоковольтных трансформаторов и выпрямителей и блока искровых разрядников и импульсных емкостей Параметры источника питания

время импульса тока короны — 20-100 не пиковое напряжение — 20-50 кВ энергия импульса короны — 100-350 мДж полная энергия импульса — 100-1000 мДж Компонентами реакционной смеси являлись кислород, азот и углеводородное топливо В качестве топлива в экспериментах использовались метан и пропан-бутановая смесь (метан - 0 2%, этан - 0 7%, пропан - 79 5%, бутан -19 6%) Точный состав пропан-бутановой смеси определялся на хроматографе ЛХМ-3-МД8 Смесь подготавливалась следующим образом Компоненты через калиброванные ротаметры и систему дросселей подаются через смеситель в подводящий трубопровод С помощью ротаметров можно установить необходимое соотношение между компонентами После того, как нужные расходы установлены, смесь начинает продуваться через детонационную трубу Время продува определяется таким образом, чтобы через трубу прокачивалось порядка десяти объемов трубы Это позволяет утверждать, что труба равномерно заполнена рабочим газом Затем напускной и выходной краны на трубе закрывались и выдерживался небольшой (порядка 0 5-1 мин) промежуток времени для затухания движения газа, связанного с втекающим в объем трубы потоком Выходной торец детонационной трубы герметично закрывался полиэтиленовой пленкой, не препятствующей распространению ударной волны во внешнее пространство

Для регистрации протекающих процессов использовались оптические датчики и датчики давления, которые устанавливались в специальные диагностические выводы (5 на рис 1) Датчики располагались вдоль оси трубы на расстояниях 35, 205, 1020, 1125, 1450, 1550, 1875, 1975, 2350 и 2460 мм от начала трубы, т е фланца с электродной системой Для регистрации данных использо-

310 4-

!В

«

¡в

га Я о

314 5 6 1

¿ЧСч

Рис 3 Пример сигналов с оптических датчиков для различных режимов распространения пламени А - режим горения, Б - переходный режим, В - режим детонации

Расположение датчиков от начала трубы 1 - 205 мм, 2 - 1020 мм, 3 - 1450 мм, 4- 1875 мм, 5 - 1975 мм, 6 - 2350 мм

вались цифровые осциллографы ТеИгошх ТОБ-КНг и ТБ8-2014, с помощью которых можно было одновременно регистрировать до 6 сигналов Наряду с оптическими датчиками использовались датчики давления

В главе 3 описана методика проведения эксперимента, сбора и обработки экспериментальных данных Эксперимент проводился следующим образом Сначала детонационная труба заполнялась рабочей смесью Далее производился разряд Возникающий импульс тока через трансформаторную развязку подавался так же в качестве сигнала запуска на осциллографы, работающие в однократном запоминающем режиме На входы осциллографов поступали показания датчиков, фиксировавших излучение света или давление в плоскости, расположенной

перпендикулярно центральной оси трубы напротив соответствующих диагностических вводов

В экспериментах основными определяемыми величинами являлись средняя скорость распространения фронта реакции и время выхода реакции Под временем выхода в данной работе понимается время, прошедшее с момента подачи напряжения на электроды до прихода сигнала на датчик, расположенный на расстояние 205 мм от начала трубы Обе эти величины рассчитывали по записям сигналов с оптических датчиков и датчиков давления Экспериментально показано, что момент прохождения фронта волны с достаточной точностью совпадает для оптического датчика и датчика давления По этой причине в большинстве экспериментов использовались оптические датчики Это обуславливалось тем, что датчики давления находились непосредственно в зоне реакции, что приводило к разрушению чувствительной поверхности датчика под воздействием высокой температуры На рис 3 показаны характерные сигналы с оптических датчиков для различных режимов

Зная месторасположение датчиков на основании полученных сигналов можно построить хЧ диаграмму распространения фронта реакции (рис 4) Из х-1 диаграмм можно понять, в каком режиме распространялось пламя - в режиме горения или детонации, а так же приблизительное место формирования детонационной волны Мгновенную скорость распространения фронта реакции в какой-либо точке трубы можно определить из х4 диаграммы по наклону кривой По другому скорость можно определить и непосредственно по сигналу с датчиков, зная их расположение

Хотя в данной работе измерялись скорости на различных участках детонационной трубы, все зависимости построены для средней скорости распространения фронта реакции по трубе, представляющей наибольший практический интерес

Записи свечения позволяют судить так же, на каком из датчиков процесс распространяется в детонационном режиме Например, на рис 3 а все датчики регистрируют пламя за ударной волной сигнал, плавно нарастающий и протяженный во времени В отличие от режима горения в переходном режиме, показанном на рис 3 б, первый датчик регистрирует пламя за ударной волной (сигнал, плавно нарастающий и протяженный во времени), в то время как уже второй датчик регистрирует детонационную волну (сигнал нарастает за время, соответствующее самовоспламенению смеси за фронтом волны) Таким образом, детонация возникла между первым и вторым датчиками

Протяженность сигнала свечения соответствует толщине турбулентного пламени в комплексе ударная волна - пламя и времени реакции в детонационной волне (несколько большему, чем реальное время окончания реакции, за счет усиления свечения продуктов сильными поперечными волнами, возникающими в результате ячеистой структуры детонационной волны) Хотя продукты реакции имеют высокую температуру, все же их свечение значительно менее интенсивно, чем свечение зоны реакции, поскольку концентрации атомов и радикалов, рекомбинация которых ведет к возбуждению излучающих уровней, в зоне реакции сверхравновесны

При скоростях распространения фронта реакции порядка 1000-1500 м/с, что существенно меньше скорости детонации Чепмена-Жуге (см рис 3 б), время нарастания свечения оказывается также очень коротким Это наблюдение следует отнести к сильной температурной неоднородности в газе между фронтом ударной волны и пламенем вследствие взаимодействия поперечных волн, генерируемых турбулентным пламенем, интенсивность которых увеличивается с приближением к точке возникновения детонации В главе 4 представлены экспериментальные результаты

Большая часть экспериментов проводилась на про-пан-бутановой смеси Данный вид топлива был выбран из тех соображений, что пропан-бутан является широко распространенным и доступным топливом, удобен в эксплуатации и хранении, а так же его свойства качественно не отличаются от других углеводородных топлив

Для выявления влияния коронного разряда было проведено сравнение эффективности использования комбинированного (коронно-искрового) и обычного искрового инициаторов В случае комбинированного инициирования суммарная энергия, вложенная в разряд, была такой же, как и в случае искрового и составляла величину

Ек.р +Ежкра = 0 5±0 05 Дж Соотношение между энергиями, вложенными в ко-

£

ронный разряд и в искру, составляло ——=1±0 1

^ искра

2 3 /4

/ / /

/ I У /

// / /

1/У ■

0 2 4 6 8 10

I, мс

Рис 4 х4 диаграммы распространения фронта реакции для различных режимов 1 - режим детонации, 2, 3 - переходные режимы, 4 -режим волны горения

2

>

30 N2, %

Рис 5 Сравнение средней скорости распространения фронта реакции в случае искрового (1) и комбинированного (2) инициирования Коэффициент избытка топлива -®= 1,1

Сравнение проводилось для фиксированного коэффициента избытка топлива (р = 1 1, и различной величины разбавления азотом Результаты сравнения приведены на рис 5 и 6 Для сравнения на рис 6 приведена также зависимости суммарного времени протекания реакции (пунктирные линии на рисунке), т е времени прихода фронта реакции на последний датчик, расположенный на расстоянии 2460 мм от начала трубы

Из графиков видно, что предельная концентрация азота, при которой комбинированный инициатор приводит к переходу горения в детонацию, составляет -50% (здесь и далее содержание компонентов в смеси в об %), а в случае использования обычного искрового инициирования --40%

Так же особо подчеркнем тот факт, что коронный разряд без искровой стадии не вызывал воспламенения смеси при содержании азота

в смеси более 20%

Зависимости средней скорости и времени выхода от энергии искры при отсутствии коронного разряда представлены на рис 7 Видно, что увеличение энергии искры в два раза приводит к уменьшению времени выхода с 2 4 до 1 5 мс (средняя скорость при этом увеличивается с 520 до 790 м/с), в то время как в

А

/ /

/ : !

1 \/и / 1 —

""" |

Г——"-— -в

20

40

60

N2,%

Рис 6 Сравнение времени выхода в случае искрового (1) и комбинированного (2) инициирования Коэффициент избытка топлива (р= 11 Пунктирные линии -время прихода фронта реакции на последний датчик, расположенный на расстоянии 2460 мм от начала трубы

"Е Д»С

1 'в

присутствии коронного разряда время выхода уменьшается до ~0 4 мс, т е почти в шесть раз (скорость при этом увеличивается до 1680 м/с)

Таким образом, экспериментально показано, что коронный разряд оказывает существенное воздействие на процесс, что приводит к ускорению пламени и уменьшению времени выхода по сравнению с обычным искровым инициированием

Параметры горения зависят не только от величины разбавления балластным газом (в данном случае азотом), но и от соотношения реагентов Для определения оптимальных параметров были проведены серии экспериментов для различных соотношений реагентов при различных степенях разбавления азотом

Эксперименты показали, что в данной системе для пропан-бутановой смеси оптимальным является состав с коэффициентом избытка топлива <р= 11-12 (рис 8), что хорошо согласуется с результатами других исследований

Предельная концентрация азота в смеси, при которой фронт реакции распространяется с детонационными скоростями, составляет ~ 50%, для смесей, близких к стехиометрическим, и ~ 40% для богатых и бедных смесей (см рис 8)

Ж'

$00

юс

5* ""*" " !"

|

|

____

0,90

^ и?

Рис 7 Зависимость времени выхода и средней скорости распространения фронта в зависимости от энергии искры Коэффициент избытка топлива - 1 1 Величина разбавления азотом 50%

50

Рис 8 Зависимость средней скорости распространения фронта реакции от количества азота в смеси для различных коэффициентов избытка топлива <р

1900,00 170С № ■

150С «3

тс Ф. 1-

> НОС 00

ЭОС 00 -Г0С 00 • 50>\00 •

1 г :! !

- |

1 : 5 Г".........~ / | 1

--—— — 1

0 08

а,«

8,20 . Дж

0,30

При концентрациях азота ниже предельной, фронт распространяется с детонационными скоростями, причем при значениях (р, близких к 11, скорость распространения близка к теоретически рассчитываемой скорости детонации Чепме-на-Жуге для данной смеси

Продолжением исследований является установление зависимости от величины энерговклада в коронный разряд

Как уже упоминалось выше, сам по себе коронный разряд не поджигал смесь Поэтому в проведенном эксперименте присутствовали оба типа разряда Различие за-

Рис 9 Зависимость средней скорости распространения фронта реакции от энергии коронного разряда ключалось в энергиях, вложенных в коронный разряд и в искру, причем суммарная энергия оставалась равной 0 5 Дж Варьирование энергий осуществлялось посредством регулировки длины зазора, в котором возникала искра Эксперимент проводился на смеси с коэффициентом <р= 1 1 и величиной разбавления азотом 50% Из графика (рис 9) видно, что при энергиях коронного разряда менее 0 2 Дж влияние разряда плавно увеличивается с увеличением энергии, а далее кривая на рис 9 выходит на постоянное значение

25 00 ■

11600

>1000 500 0

-и

Т\\2 1.......

ч

30 40 ЬО 60 гО

н?,%

Рис 10 Зависимость средней скорости распространения фронта реакции от величины разбавления азотом для различных конфигураций электродной системы Длина электродов £ = 150 мм 1 - ЛГ= 6, / = 15, 2 - Ы= 3, / = 15, 3 -М— 6, / = 30

?5Э0

х.

>1000 500 0

1 ........2 " к /

•х ........... Я /\Х. 1

ч

30

70

Важным фактором является пространственная конфигурация разряда Были проведены эксперименты с варьированием геометрии электродной системы разряда Разряд горит в виде стримеров, которые возникают на шайбах, расположенных на положительно заряженных электродах Оценочное количество стримеров, возникающих на одной шайбе, порядка двадцати Это число было получено на основе визуальных наблюдений и зондовых измерений тока одиночного стримера Точность совпадения визуальных наблюдений и непосредственных измерений была -25%

В продольном сечении область локализа-

ции определяется расположением шайб В попе-

Рис 11 Зависимость средней скорости распространения фронта реакции от величины разбавления азотом для различных значений расстояния между коронирующими шайбами I Шесть электродов ¿ = 150 мм 1 — 1 — 5, 2 — / = 15, 3-/ = 30, 4-/ = 45

речном сечении стримеры заполняют области между шайбами и заземленными центральным электродом и внешней стенкой трубы

Изменяя количество шайб и электродов, а так расположение шайб вдоль электродов, можно искусственно задавать области, в которых будет гореть разряд, т е изменять расположение областей локализации стримеров, причем эксперименты показали, что при изменении количества коронирующих шайб количество стримеров, возникающих с одной шайбы, остается примерно постоянным

В работе изменялись следующие параметры

• расстояние между шайбами /,

• длина электродов Ь,

• количество высоковольтных электродов N

30 40 50 80 70

N2,%

Рис 12 Зависимость средней скорости распространения фронта реакции от величины разбавления азотом для различных длин электродов Ь Шесть электродов /=15 мм 1 -£= 100,2-£ = 150, 3-£ = 220,4-Л = 300

Эксперименты по выявлению эффекта от изменения геометрической конфигурации разряда проводились для смесей с коэффициентом избытка топлива <р=\ 1, и различными концентрациями азота Соотношение между энергиями коронного разряда и искры каждый раз выставлялось рав-Е„

ным

=1±0 1

2000 1 1800 1800 1400 ¿¿1200 21000 >" 800 600 400 200 0

Основные полученные зависимости показаны на рис 10-12

Основной вывод, который можно сделать

N \ \ ■ ■ 1

м ! !

\

—^

о

10

40

50

20 30

N2, %

Рис 13 Сравнение эффективности различных способов инициирования на метане 1 - искровое инициирование, 2 комбинированное инициирование

величина эффекта, но в любом случае результат оказывается лучше, чем в случае использования только искрового поджига Причем разрежение коронного разряда в продольном направление сказывается сильнее, чем в поперечном

из полученных результатов заключается в том, что эффект от коронного разряда зависит от расположения в пространстве неоднородностей, создаваемых коронным разрядом Из графиков видно, что чем выше густота областей локализации стримеров, тем больше

Особенно ярко этот эффект виден для степеней разбавления азотом 4050% Когда расстояние между коронирующими шайбами составляет 15 мм при 40% разбавления детонация развивается как для 6, так и для 3 высоковольтных электродов, но для разряженной конфигурации с расстоянием между шайбами 30 мм имеет место переходный режим

При уменьшении расстояния между шайбами начиная с некоторого значения (в данном случае 1^ = 15 мм) эффект от вариации расстояния становится незначительным Для концентраций азота порядка 60% и выше пламя распространяется с дозвуковой скоростью, и влияние коронного разряда в этом случае не заметно

Таким образом, для данной экспериментальной установки оптимальной оказалась конфигурация электродной системы со следующими параметрами N=6,Ь = 150 мм и / = 15 мм

Аналогичные эксперименты были проведены с использованием метана в качестве топлива

Эксперименты показали, что для метана эффект от коронного разряда качественно носит такой же характер, но количественно существенно меньше эффекта на пропан-бутановой смеси (рис 13)

Что касается геометрической конфигурации электродной системы, то для метана в данном случае оптимальными оказались такие же параметры, как и для пропан-бутана

Глава 5 посвящена моделированию влияния плазмы коронного разряда на инициирование детонации Детальная модель условий эксперимента должна учитывать большое количество сложных процессов газоразрядные процессы формирования стримеров коронного разряда, локальное поджигание смеси искровым разрядом и формирование фронта ламинарного пламени, формирование очагов затухающего пламени от стримеров коронного разряда с энерговкладом ниже порога воспламенения, турбулизация и ускорение пламени, формирование ударных волн, распространение пламени по объему смеси, предобра-ботанному коронным разрядом, образование локальных горячих пятен между фронтом основной ударной волны и фронтом турбулентного пламени, развитие детонации Ввиду сложности детального моделирования расчеты были проведены в рамках упрощенной модели

Упрощённая модель описывала инициирование детонации за ударной волной заданной амплитуды, на пути которой располагались небольшие области нагретого газа - горячие пятна, моделирующие области очагов затухающего

пламени, образующиеся на месте стримеров коронного разряда. В экспериментах коронный разряд смесь не поджигал. Оценка, сделанная на основе известной суммарной энергии, вложенной в коронный разряд, и приблизительно измеренного количества стримеров, дает величину энергии единичного стримера -0.2 мДж, близкую к характерной минимальной энергии искрового воспламенения смеси -0.3 мДж (пропано-воздушная смесь). Согласно опубликованным работам по искровому воспламенению при подпороговой энергии инициирования за характерные времена процесса распространения волны горения по разрядной секции (-0.5 _мс) формируются очаги затухающего пламени с характерным размером ~1-2мм. Оценочная энергия, выделяемая при сгорании топлива в таком очаге, составляет ~ 1-3 мДж, т.е примерно на порядок больше пороговой энергии искрового воспламенения. Затем это тепло рассеивается в окружающей смеси не вызывая её воспламенение. R упрощённой модели диаметр горячего пятна принимался равным 1мм. Полагалось, что выделение энергии коронного разряда и очага затухающего пламени приводит к повышению начальной температуры газа в горячем пятне на 300К,

Все термодинамические расчеты проводились на программном обеспечении Chemical WorkBetich, кинетические - NASA СЕА, моделирование распро-сгранения ударной волны и развития детонации - CFD++.

При моделировании принималось, что система имеет двухмерную геометрию, как показано на рис. 14, где 1, 2, 3 - границы расчетной области 5, 4 -горячие пятна. Длина расчетной области 15 см (для возможности отслеживания инициирования детонации при больших временах задержки воспламенения), ширина - I мм. Размер вычислительной ячейки 1.25-10"* см, а вся расчетная область содержит 12000x80 ячеек.

В расчетной области решалась система двумерных уравнений Эйлера и уравнения химической кинетики, описывающие экзотермическое протекание реакции горения в смсси пропан/кислород/а.sot, свойства которой аналогичны свойствам смеси пропан-

рис 14 Геометрия расчетной области: 1 3 границы расчетной области 5. 4 - горячие пятна, 6 - фронт ударной волны, распространяющейся слева направо.

бутан/кислород/азот, использовавшейся в экспериментах Объемные доли веществ С3Н8 02 N2 = 02 1 1, что соответствует коэффициенту избытка топлива (р = 1 и концентрации азота 45%

Горение пропан/кислород/азотной смеси за фронтом ударной или детонационной волны рассчитывалось с помощью одностадийной реакции

СзНв + 502 -» 4Н20 + ЗС02 Скорость реакции определялась по формуле

м^[С3Н8][02],

где в квадратных скобках указаны концентрации соответствующих веществ в моль/см3 Константа скорости, согласно литературным данным, рассчитывалась следующим образом

к = 11014ехр(-ШТ) см3/(моль с) при р < 10 атм, к = 3 5 1014ехр(-£'7?7)см3/(моль с) при р > 10 атм, где Ь = 45460 кал/моль - энергия активации реакции, Г - температура, р - давление Выбранное значение константы скорости обеспечивает правильную зависимость от температуры и оценку порядка времени самовоспламенения рассматриваемой смеси в сравнении с эмпирической корреляцией на основе экспериментальных данных

На границах расчетной области задавались следующие условия (см рис 14)

• втекающий поток с параметрами, соответствующими параметрам газа за ударной волной с заданной амплитудой,

• сверхзвуковой истекающий поток (не накладывается никаких условий),

• плоскости симметрии

В начальный момент фронт ударной волны находился на расстоянии 5 см от левой стенки Волна распространялась слева направо по газу с температурой 300 К при давлении 1 атм Параметры слева от фронта ударной волны соответствовали параметрам ударно сжатого газа и задавались таким образом, чтобы в отсутствии горячих пятен детонация возникала внутри расчетной области Значения параметров были следующие

• температура 1216 К,

• давление 28 атм,

• скорость газа 1344 м/с

Моделирование инициирования детонации за плоской ударной волной в отсутствии горячих пятен получилось в хорошем соответствии с имеющимися

литературными данными После истечения времени задержки воспламенения, которая в рассматриваемых условиях равна 5 6 10"5 с, происходит воспламенение и образование детонации, распространяющейся по ударно сжатому газу Далее сформировавшаяся детонационная волна догоняет основную ударную волну, сталкивается с ней, образуя пересжатую детонацию, распространяющуюся по исходной газовой смеси

Моделирование формирования детонации с учетом горячих пятен позволило сделать следующие выводы После прохождения ударной волны через горячее пятно за ней образуется область повышенной температуры (1300 К), диаметр которой равен примерно половине диаметра начального горячего пятна В этой области и начинается воспламенение Однако это воспламенение приводит к образованию волн сжатия, распространяющихся от места самовоспламенения, а не инициированию детонации Далее в системе формируется детонация, которая есть результат взаимодействия волн сжатия со средой, «подготовленной» исходной ударной волной, а также столкновения нескольких таких ударных волн

В случае, если на пути исходной ударной волны находится несколько горячих пятен, то формирование детонации ускоряется, так как появляются волны сжатия от нескольких областей самовоспламенения, и подготовленная среда подвергается более интенсивному воздействию с их стороны

При изменении расстояния между горячими пятнами, увеличивается и расстояние между точками в пространстве, где происходит самовоспламенение газа Все волны сжатия, распространяющиеся от этих точек, можно рассматривать как цилиндрически симметричные, амплитуда которых уменьшается с расстоянием от точки самовоспламенения Следовательно, эффект, связанный с взаимодействием волн сжатия ослабевает при увеличении расстояния между горячими пятнами (областями локализации стримеров коронного разряда) В пределе больших расстояний можно считать, что все горячие пятна независимы и результат аналогичен расчету с одним горячим пятном

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационной работы

1 Создан экспериментальный стенд для исследования влияния импульсного коронного разряда на процесс развития детонации в газовых смесях

2 Разработана конструкция системы коронирукяцих электродов с изменяемой геометрией и определены ее оптимальные параметры для стимули-

рования развития детонации в смесях пропан-бутан/кислород/азот и метан/кислород/азот при диаметре трубы 70мм

• количество электродов - 6,

• расстояние между коронирукяцими шайбами - 15 мм,

• длина электродов - 150 мм

3 Измерены средние скорости распространения фронта реакции и время выхода реакции для смесей пропан-бутан/кислород/азот и метан/кислород/азот при различных соотношениях компонентов и различных способах инициирования реакции искровом и комбинированном (коронный разряд совместно с искрой)

4 Экспериментально продемонстрирован эффект увеличения средней скорости распространения фронта реакции и уменьшения времени выхода реакции при использовании комбинированного (искра совместно с импульсным коронным разрядом) инициирования по сравнению с обычным искровым инициированием при одинаковых энергозатратах Максимальный эффект достигается при концентрациях азота в смеси 50% при использовании комбинированного способа инициирования средняя скорость увеличивается с 520 до 1680 м/с, а время выхода уменьшается с 2,4 до 0,4 мс, в то время как при увеличении энергии искры в два раза без включения коронного разряда скорость увеличивается до 790 м/с, а время выхода уменьшается до 1 5 мс

5 Проведено моделирование влияния коронного разряда на процесс развития детонации Установлено, что эффект от импульсного коронного разряда сводится к созданию определенным образом расположенных областей локализации стримеров, которые создают горячие точки, стимулирующие развитие детонации

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 D Medvedev, G Konovalov, S Zaitsev, V Jivotov, M Krotov, A Bo-nsov, S Korobtsev, В Potapkin, Antony J Dean Detonation Initiation by Pulse Corona Discharge 2nd Int Workshop and Exhibition on Plasma Assisted Combustion (IWEPAC), Quality Inn Governor, Falls Church, Virginia, USA, 19-21 September, 2006 pp 15-16

2 А А Борисов, А Ф Галкин, В К Животов, С А Зайцев, Г М Коновалов, С В Коробцев, М Ф Кротов, Д Д Медведев, Б В Потапкин, Р В Смирнов Исследование влияния плазмы неравновесных разрядов на процессы горения и конверсии углеводородов Препринт ИАЭ-6472/13 РНЦ «Курчатовский институт» М 2007 стр 32-42

3 А А Борисов, А Ф Галкин, В К Животов, С А Зайцев, Г М Коновалов, С В Коробцев, М Ф Кротов, Д Д Медведев, Б В Потапкин, Р В Смирнов Эффект коронного разряда на процесс инициирования детонации слабым источником энергии // ХВЭ, т 41, № 5, 2007 стр 418-422

4 D Medvedev, G Konovalov, S Zaitsev, V Jivotov, M Krotov, A Bo-nsov, S Korobtsev, В Potapkin, A Dean Detonation initiation by pulse corona discharge 18th International symposium on Plasma Chemistry Kyoto, Japan, August 26-31,2007 p 657

Подписано в печать 20 09 2007 г Исполнено 20 09 2007 г г Печать трафаретная

Заказ № 742 Тираж 80 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш, 36 (495) 975-78-56 \vwtv аи1оге£зга£ ги

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Воспламенение углеводородов.

1.2. Общие сведения о детонации.

1.3. Переход горения в детонацию.

1.4. Инициирование детонации.

Глава 2. Описание экспериментальной установки.

2.1. Экспериментальный стенд.

2.1.1. Детонационная труба.

2.1.2. Система электродов и источник питания.

2.2. Приготовление и подача реагентов.

2.3. Система регистрации распространения фронта реакции.

Глава 3. Методика проведения экспериментов и обработки результатов

3.1. Проведение эксперимента.

3.2. Определение режима горения и скорости распространения фронта реакции.

3.3. Определение времени выхода.

3.4. Определение энергетических характеристик разряда.

3.5. Методика исследования пространственной конфигурации разряда

3.5.1. Визуальное наблюдение разряда.

3.5.2. Определение пространственной конфигурации разряда с помощью токового зонда.

Глава 4. Экспериментальные результаты.

4.1. Эксперименты на пропан-бутановой смеси.

4.1.1. Сравнение эффективности различных способов инициирования

4.1.2. Влияние соотношения компонентов в горючей смеси.

4.1.3. Влияние соотношения энергий искры и коронного разряда.

4.1.4. Влияние конфигурации электродов.

4.2. Эксперименты на метане.

Глава 5. Моделирование влияния плазмы коронного разряда на инициирование детонации.

5.1. Математическая модель.

5.2. Результаты расчетов.

5.2.1. Инициирование детонации в отсутствии горячих пятен.

5.2.2. Влияние количества горячих пятен на инициирование детонации.

5.2.3. Влияние расстояния между горячими пятнами на инициирование детонации.

Среди вопросов, связанных с горением углеводородных топлив, переход горения в детонацию в настоящее время представляется одним из наиболее интересных. Исследования процессов быстрого горения и детонации относится традиционно к области взрывоопасности газов и паров горючих веществ. Знание механизмов возникновения детонации весьма важно для предотвращения катастрофических последствий, связанных с переходом горения в детонацию. Однако существует ряд технических приложений, использующих детонационный режим горения. В таких приложениях на первый план выходит проблема стимулирования детонации, а не её предотвращение.

Одним из приложений, использующих быстрое горение, является создание новых типов двигателей. Существует и разрабатывается ряд двигателей, функционирование и эффективность которых сильно зависит от времени протекания реакции в камере сгорания: компрессионный двигатель, сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, пульсирующий детонационный двигатель и др. [1-4]. Все эти двигатели характеризуются принципиально более высоким КПД по сравнению с традиционными схемами, но для практической реализации требуют существенно более высоких скоростей сгорания топлива.

При разработке практически используемых в настоящее время схем двигателей вопрос интенсификации процесса горения был всесторонне изучен. Существует множество работ посвященных увеличению скорости горения топлив путём определения оптимальных условий, соотношения реагентов, турбулизации потока, добавки примесей, использованию стабилизаторов горения и т.п. Резкого увеличения скорости сгорания можно добиться при переходе к детонационному режиму горения. В настоящее время исследования детонации в газах от общего рассмотрения возможности и условий преобразования химической энергии топливо-воздушных смесей в детонационной волне переходят к разработкам двигателей на основе использования детонационных процессов. Одним из наиболее перспективных и достаточно простых для реализации устройств является пульсирующий детонационный двигатель (ПДД). Он представляет собой трубу, заглушённую с одного конца. Труба заполняется горючей смесью, затем со стороны заглушённого конца инициируется детонационная волна. Продукты реакции, выходящие со стороны открытого конца создают тягу. Повторение детонационных циклов с высокой частотой (порядка 100 Гц) может обеспечить практически равномерную тягу двигателя. Очевидно, что для практического применения двигателей необходимо, чтобы детонация в

ПДД развивалась достаточно быстро на небольшой длине камеры сгорания [5].

Согласно расчётным характеристикам пульсирующие детонационные двигатели подходят как для дозвукового, так и для сверхзвукового полёта. В частности для скоростей порядка 3-4М. Турбореактивные двигатели в диапазоне скоростей выше 2-ЗМ становятся слишком дороги. Прямоточным воздушно-реактивным двигателям требуются твердотопливные ракетные ускорители для первоначального разгона, что значительно усложняет систему и увеличивает размеры двигательной установки.

Практически изохорический процесс рабочего цикла ПДД обладает большей термодинамической эффективностью, чем изобарные циклы (Брайтона) [6, 7], используемые в турбинных и прямоточных воздушно-реактивных двигателях. Также преимуществами ПДД являются простота, легкость управления мощностью, уменьшенное потребление топлива и способность действовать как при нулевой скорости набегающего воздушного потока так и на высоких сверхзвуковых скоростях.

Для использования детонации в ПДД и получения описанных выше преимуществ необходимо решить значительное количество фундаментальных и инженерных проблем. Прямое инициирование детонации в топливо-воздушных смесях требует импульсных источников энергии, мощность которых неприемлемо высока для практических устройств. Слабые источники энергии способны инициировать только пламя в смеси, распространяющееся с низкими дозвуковыми скоростями. Так, для инициирования горения в стехиометрической пропано-воздушной смеси при некоторых условиях достаточно искры мощностью 1 мДж, а для прямого инициирования детонации в такой же смеси необходима энергия порядка 100 кДж [8].

В принципе пламя может ускоряться при распространении по каналам до скоростей, при которых возникают ударные волны достаточно высокой амплитуды, чтобы, в конечном счете, возникла детонация. Процесс перехода горения в детонацию в топливо-воздушных смесях требует даже в самых благоприятных условиях, способствующих возникновению турбулентности, расстояний, которые недопустимо велики для практического применения. В связи с этим основные усилия исследователей были сосредоточены на разработке подходов к сокращению преддетонационных расстояний, суть которых сводилась к интенсификации турбулентности в ходе распространения пламени (за счет препятствий, организации струйного истечения) или фокусировке ударных волн. В других подходах использовалось повышение реакционной способности смеси либо добавкой небольших количеств легко реагирующих веществ, либо предварительной обработкой смеси с целью получения в ней достаточно высокой концентрации промежуточных продуктов, которые способствуют уменьшению времени индукции воспламенения, более быстрому развитию цепной реакции и возникновению детонационного режима горения.

Различные подходы к инициированию детонации:

1) Поджиг смеси находящейся в условиях, близких к самовозгоранию при прохождении ударной волны. Во фронте ударной волны происходит скачок температуры и давления и как следствие за фронтом ударной волны возникает фронт горения. При их совмещении развивается детонация. К недостаткам данного метода можно отнести необходимость предобработки топлива для достижения условий, близких к самовозгоранию, сложность стабильного поддержания смеси в данных условиях, а также необходимость получения первичной ударной волны, что может вызвать дополнительное усложнение установки;

2) Переход горения в детонацию. Основа подхода в получении детонации путем саморазгона фронта горения в детонационной камере. Энергия, требующаяся для инициации горения в этом случае, относительно не велика. К недостаткам следует отнести существенное время (и расстояние), требующееся для ускорения фронта горения. Для уменьшения данного времени используются различные сочетания начальных условий в камере сгорания (предобработка горючей смеси, изменения в геометрии камеры, усложненная система поджига).

В данной работе рассматривался наиболее перспективный на сегодняшний день подход - переход горения в детонацию. Проводились исследования влияния на инициацию детонации комбинированного метода зажигания: сочетание последовательных коронного и искрового разряда, служащих для предобработки и поджига горючей смеси в малой части объема камеры сгорания. Предобработка всего объема не проводилась, так как, несмотря на хорошие экспериментальные результаты, полученные, например, в [9, 10] при атмосферном давлении (при котором проводились эксперименты) предобработка всего объёма требует слишком большой энергии.

Цели диссертационной работы:

1. Создание экспериментального стенда для исследования влияния импульсного коронного разряда на процесс развития детонации в газовых смесях; сравнение эффективности двух способов инициирования реакции: с помощью искрового инициирования и с помощью комбинированного (искра совместно с импульсным коронным разрядом) инициирования.

2. Измерение зависимостей скорости распространения фронта реакции горения пропан-бутана и метана от соотношения топливо/кислород/азот, от конфигурации электродной системы и от величин энерговкладов коронного и искрового разрядов.

3. Численное моделирование процесса формирования детонационной волны в присутствии импульсного коронного разряда для выяснения механизма воздействия разряда на процесс развития детонации.

В процессе работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработана и создана система коронирующих электродов с варьируемой геометрией для установки ее в детонационную трубу.

2. Разработана система регистрации распространения фронта реакции на основе оптических датчиков, датчиков давления и цифровых многоканальных запоминающих осциллографов.

3. Разработана модель процесса развития детонации под воздействием коронного разряда.

Заключение

Основными результатами и выводами диссертационной работы являются:

1. Создан экспериментальный стенд для исследования влияния импульсного коронного разряда на процесс развития детонации в газовых смесях.

2. Разработана конструкция системы коронирующих электродов с изменяемой геометрией и определены ее оптимальные параметры для стимулирования развития детонации в смесях пропан-бутан/кислород/азот и метан/кислород/азот при диаметре трубы 70 мм:

• количество электродов - 6;

• расстояние между коронирующими шайбами - 15 мм;

• длина электродов - 150 мм.

3. Измерены средние скорости распространения фронта реакции и время выхода реакции для смесей пропан-бутан/кислород/азот и метан/кислород/азот при различных соотношениях компонентов и различных способах инициирования реакции: искровом и комбинированном (коронный разряд совместно с искрой).

4. Экспериментально продемонстрирован эффект увеличения средней скорости распространения фронта реакции и уменьшения времени выхода реакции при использовании комбинированного искра совместно с импульсным коронным разрядом) инициирования по сравнению с обычным искровым инициированием при одинаковых энергозатратах. Максимальный эффект достигается при концентрациях азота в смеси 50%: при использовании комбинированного способа инициирования средняя скорость увеличивается с 520 до 1680 м/с, а время выхода уменьшается с 2.4 до 0.4 мс, в то время как при увеличении энергии искры в два раза без включения коронного разряда скорость увеличивается до 790 м/с, а время выхода уменьшается до 1.5 мс.

5. Проведено моделирование влияния коронного разряда на процесс развития детонации. Установлено, что эффект от импульсного коронного разряда сводится к созданию определенным образом расположенных областей локализации стримеров, которые создают горячие точки, стимулирующие развитие детонации.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю Р. В. Смирнову, коллективу лаборатории прикладной плазмохимии ИВЭПТ, а так же A.A. Борисову, Д.Д. Медведеву и И.А. Заеву лично за помощь в проведении работы. Автор хотел бы также выразить благодарность преподавателям кафедры физики и химии плазмы Московского физико-технического института.

1. Fan W., et al. // Combustion and Flame. 133. 441-450(2003)

2. Rasheed A., Tangirala V., et al. 39th AIAA Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA paper 2003-4971 (2003).

3. Segal С. Experimental and Numerical Investigation of Hydrogen Combustion in Supersonic Flow. Dissertation Abstract International, 53, 8,4234 (1993).

4. Daniel Flowers et al. Operation of a Four-Cylinder 1.9L Propane Fueles Homogeneous Charge Compression Ignition Engine: Basic Operating Characteristics and Cylinder-to-Cylinder Effects, SAE paper 2001-01-1895.

5. Tangirala V.E., Dean A.J., Pinard P.F. and Varatharajan В. 30,h Int. Symp. on Combustion, 2003.

6. Povinelli L., Yungster S. 38th AIAA Joint Propulsion Conference and Exhibit, 2002, AIAA paper 2002-3629.

7. Bellini R., Lu F.K. Proceedings of the 10th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering. Paper CIT04-0734, 2004.

8. Els worth J.E., Shuff P.J., Ungut A. "Galloping" Gas Detonations in the Spherical Mode. In Prog. Astronaut. Aeronaut., 94, p. 130-150.

9. Bozhenkov S.A., Starikovskaya S.M., Starikovskii A. Yu., // Combustion and Flame. 133. 133-146 (2003).

10. Starikovskaya S.M., Kukaev E.N., Kuksin A.Yu., et. Al., I I Combustion and Flame 139. 177-187 (2004).

11. Seery D.J., Bowman C.T. //Combustion and Flame. 14. 37-48 (1970).

12. LifshitzA. et al.//Combustion and Flame. 16. 311-321 (1970).

13. Cheng R.K. and Oppenheim A.K. // Combustion and Flame. 58. 125139 (1984).

14. Lamoureux N., Paillard C.-E. Natural Gas Ignition Delay Times Behind Reflected Shock Waves: Application to Modeling and Safety // Shock Waves. 2003. 13,57-68.

15. Peterson E.L., Davidson D.F., et al.//J. Propul. Power, 15, 82, 1999.

16. Huang J., et al. // Combustion and Flame. 136. 25 (2004).

17. Davidson D.F., Herbon J.T., et al. OH Concentration Time Histories in N-Alkane Oxidation. Int. J. Chem. Kinet. 33. 775 (2001).

18. Thomas G.O., Brown C.J. // Combustion and Flame. 117. 4. 8611999).

19. Kilyong K., Kuan Soo Shin, Shock Tube and Modeling Stude of Ignition of Propane Bull. Korean Chem. Soc. 22. 3. 303 (2001).

20. Cadman P., Thomas G.O., Butler P. The Auto-Ignition of Propane at Intermediate Temperatures and High Pressures. PCCP. 002. 023. 54112000).

21. Koert D.N., et al. Chemical Kinetic Modeleng of High Pressure Propane Oxidation and Comparison to Experimantal Results. 27th Symp. On Combustion, Combustion Institute, Pittsburgh, p. 633, 1999.

22. Westbrook C.K., Curran H.J., et al. The Effect of pressure, temperature and concentration of the reactivity of alkanes: experiments and modeling in a rapid compression machine. Proc. Combust. Inst. 27. 371 (1998).

23. Curran H.J., Gaffuri P., Pitz W.J., Westbrook C.K., Leppard W.R. 26th Symp. On Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, p. 2669, 1996.

24. Ciezki H.K., Adomeit G„ // Combustion and Flame. 93. 421-433 (1993).

25. Tanaka et al. // Combustion and Flame. 132. 219 (2003).

26. Зельдович Я.Б. // ЖЭТФ. 10(5). 543 (1940).

27. Von Neumann J. OSRD Rep 1942; 549.

28. Doering W. Annal Phys. 5e Folge. 43. 421 (1943).

29. Воинов A.H. //ДАН. 125-8 (1950).

30. Щетинков E.C. Физика горения газов. М.: Наука. 1965.

31. Roy G.D., Frolov S.M., Borisov A.A., Netzer D.W. Pulse detonation propulsion: challenges, current status and future perspective. Prog. In Energy and Combustion Science. 30. 545 (2004).

32. Бишимов Е., Коробейников В.П., Левин В.А., Черный Г.Г. Одномерные нестационарные течения горюче смеси с учетом конечной скорости химических реакций. Известия АН СССР, МЖГ. 6.7 (1968).

33. Черный Г.Г. Сверхзвуковое обтекание тел с образованием фронтов детонации и горения. В сб.: Проблемы гидродинамики и механики сплошной среды. М., Наука, 1969. с. 561.

34. Ларин О.Б., Левин В.А. Исследование ослабления волны детонации с двухфронтовой структурой. Известия АН СССР, МЖГ,3. 59(1971).

35. Левин В.А., Марков В.В., Осинкин С.Ф. Прямое инициирование детонации в водородо-кислородной смеси, разбавленной азотом. Известия АН СССР, МЖГ. 6. 151 (1992).

36. Левин В.А. Марков В.В. Возникновение детонации при концентрированном подводе энергии. // Физ. горения и взрыва. 11. 4.623 (1975).

37. Солоухин Р.И. Методы измерений и основные результаты в ударных трубах. Новосибирск, Изд-во НГУ, 1969.

38. Саламандра Г.Д. О взаимодействии пламени с ударной волной. В сб.: Физическая гидродинамика. М. Изд-во АН СССР, 1959. с. 163.

39. Oppenheim А.К., Urtiew P.A. Experimental Observations of the Transition to Detonation in an Explosive Gas. Proc. Roy. Soc. A295. 13 (1966).

40. Smirnov N.N., Tyumikov M.V. Experimental Investigation of Deflagration to Detonation Transition Hydrocarbon-Air Gaseous Mixtures // Combustion and Flame. 100. 661 (1995).

41. Smirnov N.N., Panfilov I.I. Deflagration to Detonation Transition in Combustible Gas Mixtures. //Combustion and Flame. 101.91 (1995).

42. Смирнов H.H., Бойченко А.П. Переход горения в детонацию в бензиново-воздушных смесях. // Физ. горения и взрыва. 22. 2. 65. 1986.

43. Merzhanov A.G. //Combustion and Flame. 10. 341 (1966).

44. Kailasanath К., Oran E.S. // Combustion Sci. and Technol. 34. 345 (1983).

45. Clarke J.F., Kassoy D.R., Riley N. On Direct Initiation of a Plane Detonation Wave. Proc. Roy. Soc. A408. 129 (1986).

46. Smirnov N.N., et al. Deflagration to Detonation Transition in Gases and its Application to Pulse Detonation Devices. In: Gaseous and Heterogeneous Detonation Science to Applications. Eds. G.D. Roy et. Al. ENAS Publ, 1999. p. 65.

47. Brown C.J., Thomas G.O. // Combustion and Flame. 117. 861 (1999).

48. Smirnov N.N., Nikitin V.F. //J. Phys. IV (France), 12. 7. 341 (2002).

49. Щелкин К.И. Горение и детонация газов. М.: Воениздат. 1944.

50. Щелкин К.И., Трошин Я.К. Газодинамика горения. М.: изд-во АН СССР, 1963.

51. Knystautas R., Lee J.H.S., et al. // Combustion and Flame, 115, 424, (1998).

52. Смирнов H.H., Никитин В.Ф. Исследование перехода горения в детонацию в газах. Ж. успехи механики. №1 (2005).

53. Borisov A.A. et al. // Chem. Phys. Rep. 1(6), 848 (1982).

54. Zamansky V.M., Borisov A.A. Prog. Energy Combustion Science. 18. 297.(1992).

55. Laffitte P. Influence of Temperature on the Formation of Explosive Waves. Сотр. Rendu, 186, 951 (1982).

56. Tangirala V.E., Varatharajan В., Pinard P.F., A.J. Dean. Application of Reduced Mechanisms for PDE Initiation. 42nd Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA 2004-1209, 2004.

57. Tangirala V.E. et al. Pulsed Detonation Engine Processes: Experiment and Simulations. Comb. Sci. Tech., 2003.

58. Tangirala V.E., Dean A.J., et al. Performance Estimates of a Pulse Detonation Engine, IS ABE, 1215, 2003

59. He X„ Karagozian A.R. //J. Scientific Computing. 19. 1-3 (2003).

60. Hyungwon Kim. Numerical Simulation of Transient Combustion Process in Pulse Detonation Wave Engine. Dissertation Abstracts International, 60, 9, 4772 (2000).

61. Cooper M., Austin J., et al. Direct Experimental Impulse Measurements for Detonations and Deflagrations. 37th AIAA Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA 2001-3812, 2001.

62. Wintenberger E., Austin J.M., et al. An Analytical Model for the Impulse of a Single-Cycle Pulse Detonation Engine. 37th AIAA Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA 2001-3811, 2001.

63. Wintenberger E. et al. Investigation of Deflagration to Detonation Transition for Application to Pulse Detonation Engine Ignition Systems. In Proc. of the 16th JANNAF Propulsion Symp. CPIA, 1999.

64. Sorin R., Zitoun R., Desbordes D., 19th Int. Colloc. On Dynamics of Explosions and Reactive Systems, p. 142 (2003).

65. Starikovskii A.Yu. 39th AIAA Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA 2003-4686 (2003).

66. Bozhenkov S.M., Starikovskaia S.M., Sechenov V.A., Starikovskii A.Yu., Zhukov V.P. Combustion mixtures ignition in a wide pressure range. Nanosecond high-voltage discharge ignition. 41s1 Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, 2003.

67. Kukaev E.N., Tsyganov D.L., et al. Deflagration-to-Detonation Control by Non-Equilibrium Gas Discharges and its Applications for

68. Pulsed Detonation Engine. 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA 2004-0870 (2004).

69. Zhukov V.P., Starikovskii A.Yu. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA 2005-1196 (2005).

70. Zhukov V.P., Starikovskii A.Yu. 15th Int. Conference on MHD Energy Conversion and 16th Int. Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics. 1.347 (2005).

71. Kuthi A., Liu J., et al. Pseudospark Based Pulse Generator for Corona Assisted Combustion Experiments. ONR Review, Washington DC, 2002.

72. Wang F., Jiang C. et al. Transient Plasma Ignition of Ethylene-Air and Propane-Air Mixtures in Pulse Detonation Engines. ONR Review, 2003.

73. Liu J.B., Ronney P.D., Gundersen M.A. Premixed Flame Ignition by Transient Plasma Discharges. Proceedings of the 3rd Joint Meeting of the U.S. Sections. The Combustion Institute. B-25, 2003.

74. Liu J.B., Ronney P.D., et al. Transient Plasma Ignition for Lean Burn Application, 41st Aerospace Sciences Meeting, AIAA, 2003-6208 (2003).

75. Liu J.B., Theiss N., et al. Minimum Ignition Energies and Burning Rates of Flames Ignited by Transient Plasma Discharges. WSS. 03F-25, 2003.

76. Wang F., Jiang C., Kuthi A., Gundersen M., Brophy C., Sinibaldi J., Lee L. Transient Plasma Ignition of Hydrocarbon-Air Mixtures in Pulse Detonation Engines. 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, AIAA Paper 2004-0834 (2004).

77. Wang F., Kuthi A., Gundersen M.A. Technology for Transient Plasma Ignition. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, AIAA Paper 2005-0951 (2005).

78. Liebennan D.H., Shepherd J.E., Wang F., Liu J., M.A. Gundersen. Characterization of a Corona Discharge Initiator Using Detonation Tube Impulse Measurements. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 2005.

79. Liu J., Wang F., et al. Effect of Fuel Type on Flame Ignition by Transient Plasma Discharges. 42nd Aerospace Sciences Meeting, 6th Weakly Ionized Gases Workshop, Reno, Nevada, 2004.

80. Keping Yan. Corona Plasma Generation. Technishe Universtiteit Eindhoven, 2001.

81. Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. Искровой разряд. М.: изд. МФТИ, 1997.

82. Н.Н. Баулин, Г.Н. Сунцов, С.Ю. Чернявский. Баллистическая установка для исследования горения и детонации. В кн. «Гиперзвуковые течения при обтекании тел и в следах», под ред. Г.Г. Черного и Г.А. Тирского,- М.: изд. МГУ. 1983. С. 114-119.

83. Физические величины. Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова,- М.: Энергоатомиздат. 1991.

84. Chemical WorkBench, Software for thermodynamic, kinetic, plasma simulations, Ver. 3.5, Kintech Ltd., Moscow, Russia, 2006.

85. NASA CEA, NASA computer program for calculating of the Chemical Equilibrium with Applications, NASA Glenn Research Center, Cleveland, OH.

86. CFD++, Calculating software, http://metacomptech.com.

87. В.Д. Русанов и др. Неравновесное воздействие плазмы микроволнового разряда атмосферного давления на процесс конверсии метана и керосина в синтез-газ. // Доклады РАН, т. 395, №5, 2004.

88. A.C. Московский. Исследование процесса парциального окисления углеводородного топлива в условиях быстрого смешения реагентов с плазменной струей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.- Москва, 2005.

89. G. Roy, S. Frolov, J. Sinibaldi. Pulsed and Continuous detonations.-Torus Press Ltd., 2006, ISBN 5-94588-040-X.

90. Борисов A.A., Заманский B.M., Лисянский B.B., Скачков Г.И., Трошин К.Я. Оценка критической энергии инициирования детонации газовых систем по задержкам воспламенения. // Химическая физика, т. 5, № 12, 1986.90. hii|):/ywwvv.me.berkeley.edn/gri rnech/

91. T. L. Jackson and A. K. Kapila, "Shock-induced thermal runaway, " SIAM Soc. Ind. Appl. Math., J. Appl. Math. 45, 130 (1985).

92. K. Kapila, "Shock-initiation of a plane detonation wave," in Lecture Notes in Physics 299, edited by J. D. Buckmaster and T. Takeno (Springer-Verlag, New York, 1988).