Низкопороговое нелинейное взаимодействие мощного лазерного излучения с твердым антропогенным аэрозолем тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

РГБ ОД

На правах рукописи

1 7 ОКТ

Суторихин Игорь Анатольевич

НИЗКОПОРОГОВОЕ НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЩНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ТВЕРДЫМ АНТРОПОГЕННЫМ АЭРОЗОЛЕМ

специальность 01.04.05 — оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Томск - 1996

Работа выполнена » Алтайском государственном университет« и И петиту полных и экологических проблем СО РАН

Научный консультант: член-корреспондент РАН, профессор

Творогов С.Д.

Официальные оппоненты: член корреспондент 1'АП, профессор

Кабанов М.В.,

доктор физико математических наук Копытип Ю.Л.,

доктор технических паук, профессор Мицель А.А.

Недушая организация: (Сибирский фичико технический институт им. В.Д. Кузнецова при '{'омском государственном университете

Защита диссертации состой гея " 24 " октября 1( 14 м;|(. _30 М1 на заседании диссертационного сонета Д 063.53.02 по защи те диссертап на соискание ученой степени доктора наук н '{'омском юсу дарственном ,у| перси те ге ((¡31010, г. Томск, пр. Ленина, 3(>)

О диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке '{'омского го дарстиепного университета

Автореферат разослан "J?0_" С€нfJÜfa 199«

Ученый секретарь Диссертационного сопета

Пойзпер l¡

1. Общая характеристика работы

Актуальность. В связи с прогрессом в создании мощных лазеров и лазерных систем стремительное развитие получила нерезонансная нелинейная оптика дисперсных сред, в которой изучается нелинейное взаимодействие интенсивного лазерного излучения с. аэрозольными частицами. Тенденция количественного и качественного роста атмосферно-оптических исследований с применением мощных лазеров обусловлена в первую очередь тем, что физические основы обширного класса нелинейных взаимодействий открывают перспективы создания новых методов диагностики параметров атмосферы, которые не могут быть аффективно измерены традиционными методами линейной оптики.

Другой аспект проблемы связан с возрастающим влиянием на климат Земли индустриальной деятельности человека. По далеко не полным данным на Земле ежегодно сжигается более 2,5 млрд.т нефти, 20 млрд.т угля, причем доля последнего в качестве топлива в теплоагрегатах непрерывно растет. В связи с недожогом угля, составляющим (4-^8)%, а также с неполным сгоранием нефти и ее производных, концентрация в тропосфере частиц на. основ«1 углерода ( графит, угольная пыль) постоянно возрастает. Увеличивающееся антропогенное загрязнение атмосферы, особенно в промышленно развитых районах, ставит задачу создания •аффективных систем непрерывного контроля качества воздушной среды и измерения потенциала загрязнения атмосферы.

В связи с участившимися случаями возникновения в приземной атмосфере крупных промышленных центров смо-говых ситуаций, а также с возможным резким изменением климата типа "ядерной зимы" в печати появилось немало работ, в которых важное место занимает определение оптических и микрофизических свойств различных дымов.

В настоящее время зарубежные ученые также уделяют большое внимание определению концентрации углерода в атмосфере, выявлению его источников, изучению физико-химических процессов, происходящих на поверхности углеродных частиц в воздухе, исследованию влияния углерода на оптические параметры атмосферы. Современные методы

позволяют обнаружить присутствие углерода даже в атмосфере южной части Тихого океана, где его массовая концентрация составила ~ 1 нг/м3, а в Арктике, на севере Тихого и юге Атлантического океанов — на три порядка выше. Измерения на севере Швеции дали величину от 0,05 до 0,8мкг/м3, а в северном Китае — до З0мкг/м3, причем на долю сажистых частиц приходится '22-29% полного ослабления света. В Лос-Анджелесе этот вклад еще выше — до 44%, а в Мехико достигает 50% при массовой концентрации углерода почти 100мкг/м3. Исследования в различных регионах, как городских, так и вне их, позволили установить источники углеродного загрязнения и описать параметры возникающих аэрозолей. Поэтому актуальной задачей является изучение механизмов взаимодействия оптического излучения с аэрозольными частицами и создание на их основе новых оперативных, селективных и нетрадиционных методов исследования микрофизических параметров углеродосодержа-щих антропогенных частиц приземной атмосферы.

Состояние исследований. Как известно, предметом нелинейной оптики атмосферного аэрозоля являются аффекты, возникающие при взаимодействии мощного лазерного излучения (МЛИ) с аэрозольным компонентом атмосферы, а также распространение излучения в условиях действия данных эффектов.

По уровню энергетических порогов возникновения нелинейно-оптических эффектов в аэрозолях их принято подразделять на низкопороговые эффекты, к которым относятся испарение, горение, сублимация, и высокопороговые — взрыв, пробой. Результатом нелинейно! <> взаимодействия является существенная перестройка оптических свойств дисперсной среды, что приводит к нелинейным эффектам переноса излучения, таким как просветление, замутнение, нелинейная рефракция в канале распространения МЛИ.

Многообразие атмосферных аэрозолей, состоящих как из жидких, так и из твердых частиц самого различного происхождения, химического состава и микрофизической структуры порождает и разнообразные подходы к описанию их оптических свойств и характера взаимодействия с электромагнитным излучением.

К настоящему времени наиболее подробно изучены низко-

и высокопороговые взаимодействия МЛИ с негорючими жидкокапельными, в основном водными аэрозолями (облака, туманы, водяная дымка) (Волковицкий O.A., Земля-нов A.A., Копытин Ю.Л.).

Постановка и решение задачи о взаимодействии МЛИ с реакнионноспособным аэрозолем, в первую очередь, углеродного происхождения были начаты в середине 70-х годов в Институте оптики атмосферы СО АН СССР под научным руководством академика В.Е. Зуева. В первых экспериментальных работах Кузиковского A.B., Погодаева В.А. были представлены в основном качественные данные о динамике горения одиночных углеродных частиц в поле МЛИ. Дальнейшее развитие теоретических и экспериментальных исследований с созданием модели взаимодействия МЛИ как с отдельными частицами, так и с коллективами горючих частиц представлены в работах Букатого В.И., Шайдука A.M. В работах сотрудников ИРЭ АН СССР Стрелкова Г.М. с коллегами, преимущественно с использованием численных методов, были рассмотрены отдельные вопросы теории горения сажистых частиц микронных и субмикронных размеров в радиационном поле, а также проведено теоретическое рассмотрение просветления сажистого аэрозоля, состоящего из мелких полидисперсных частиц. Отдельные вопросы теории горения и просветления углеродного аэрозоля в результате воздействия мощного оптического излучения отражены в работах Сагалакова A.M., Щукина Е.Р., Яламо-ва Ю.И.

Оптические свойства углеродного аэрозоля, как и любого другого, существенно зависят от влажности воздуха вследствие обводнения частиц. Ранее для углеродной частицы, покрытой водной оболочкой, были рассчитаны факторы эффективности ослабления, рассеяния и поглощения света, а также распределение электрического и магнитного полей внутри и вне частицы (Букатый В.И., Землянов A.A., Кре-ков Г.М., Пришивалко А.П., Рахимов Р.Ф.).

Разнообразны и ситуации, в которых образуются обводненные углеродные частицы. Так, например, использование способов влажной очистки дымовых газов на крупных энергетических установках приводит к тому, что выбрасываемый в атмосферу дымовой факел содержит большое количе-

ство горячего водяного пара, в котором находятся недого-ревшие и частично миновавшие систему очистки сажистые и угольные частицы. При этом абсолютная влажность воздуха у устья дымовой трубы может быть гораздо больше, чем в обычных атмосферных условиях.

При распространении МЛИ в углеродном аэрозоле в условиях влажного воздуха могут появиться новые нелинейные эффекты, которые ранее не исследовались. Влияние влажности на процесс распространения излучения может осуществляться, во-первых, через оптические параметры обводненных частиц аэрозоля, и, во-вторых, через изменение характера процесса горения частиц, поскольку, как показывают результаты работ по исследованию горения и газификации углерода, водяной пар интенсивно реагирует с нагретой поверхностью частицы. Таким образом, горение частиц во влажном воздухе происходит с участием двух окислителей — кислорода, и водяного пара, что может при определенных условиях существенно влиять на поведение оптических характеристик исследуемой среды.

Цель и задачи исследований. Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование низкопорогового нелинейного взаимодействия МЛИ с твердым антропогенным аэрозолем, преимущественно углеродного состава. Основные задачи исследования заключались в следующс л:

1. В теоретической разработке и экспериментальной проверке модели горения одиночной углеродной частицы в мощном оптическом поле как в нормальных атмосферных условиях, так и с учетом повышенной влажности воздуха.

2. В установлении экспериментальных зависимостей между интенсивностью излучения, размерами углеродных частиц и профилями температурного поля или поля показателя преломления, возникающими в процессе воздействия.

3. В создании методик определения микрофизических характеристик твердых аэрозолей по изменению температурных, энергетических, акус.тооптических параметров, связанных с эффектами низкопорогового взаимодействия.

4. В разработке селективных оптических методов измерения характеристик приземного антропогенного аэрозоля, распространяющегося от локального источника промышленных выбросов в атмосфере.

Научная повизна работы. Построена модель взаимодействия нагретой частицы углерода с двумя окислителями, содержащимися в атмосфере — кислородом и водяным паром. Установлено, что существенную роль в протекании процесса горения частицы играет водород, образующийся на ее поверхности при реакции углерода с водяным паром. При «том определены две характерные области параметров горения, в которых качественно различаются физические процессы на поверхности и в окрестности частицы. В первой из них. то гиг | с гвующсй догоранию выделяющегося водорода на поверхности частицы, установлена возможность обобщения расчетов по модели не учитывающей влажность на случай и влажного воздуха, путем введения соответствующих поправок на влажность. Во второй области обнаружено, что водород сгорает в топком сферическом слое, отстоящем от частицы на некоторое расстояние и являющемся фронтом пламени.

Установлено, что, если процесс протекает в первой области, скорость горения углеродной частицы практически линейно возрастает с ростом относительной влажности при фиксированных значениях температуры воздуха, начального радиуса и температуры частицы. В целом, определяющее влияние на увеличение скорости горения имеет величина абсолютной влажности.

Обнаружено, что мелкие частицы, горящие в сухом воздухе практически только в кинетическом режиме, в присутствии водяного пара могут гореть в диффузионном режиме. Летально проанализировано влияние влажности воздуха на профили парциальных давлений и потоков компонент газовой среды вокруг частицы, дано физическое объяснение полученным результатам.

На основе модели горения рассчитано влияние влажности воздуха на динамику радиуса и температуры частицы, горящей в поле МЛИ известной интенсивности, а также на процесс распространения МЛИ в монодисперсном и полидисперсном углеродном аэрозоле.

Экспериментально подтверждена модель горения углеродных частиц в поле лазерного излучения. Впервые получены количественные экспериментальные результаты по динамике горения и температуре сажистых и угольных частиц в поле интенсивного лазерного излучения с. длинами волн А1 = 10,6 мкм, Аг = 1,06 мкм, Аз = 0,69 мкм как в нормальных атмосферных условиях, так и в газовых средах с пониженным содержанием кислорода.

Разработана методика измерений и создан лабораторный вариант цветового быстродействующего микропирометра спектрального отношения, который может быть реализован в устройствах для оперативного измерения микрофизических характеристик атмосферных аэрозолей антропогенного происхождения. Впервые экспериментально оценен температурный вклад теплового эффекта химической реакции горения в тепловой баланс углеродных частиц в поле МЛИ. Новыми являются результаты исследования времени выхода летучих веществ из частиц каменного угля в процессе их скоростного нагрева излучением. Получен новый коэффициент в эмпирической формуле для расчета полного времени выхода летучих. Теоретически рассмотрено прохождение МЛИ через аэрозоль из обводненных углеродных частиц и показано, что вследствие быстрого испарения водных оболочек поставленная задача сводится к анализу взаимодействия МЛИ с сухой частицей в атмосфере, содержащей водяной пар.

Экспериментальным путем доказано, что горение частиц углеродного аэрозоля является главным механизмом, вызывающим его просветление пучком непрерывного МЛИ. Оценки других возможных механизмов воздействия свидетельствуют о незначительном их вкладе в динамику оптических характеристик аэрозоля.

Проведены измерения динамики видимого размера одиночной сажистой частицы при ее горении в поле МЛИ в условиях повышенной влажности воздуха. Отмечено, что скорость горения увеличивается с повышением абсолютной влажности воздуха, а вокруг частицы возникает и в ходе ее горения постепенно уменьшается в размере и контрастности светящаяся оболочка. Показано, что она связана с догоранием водорода, выделяющегося на поверхности частицы в

ходе реакции углерода с водяным паром.

В ходе спектрального исследования горения сажистых частиц в поле МЛ И при повышенной влажности воздуха обнаружено наличие излучения свободного водорода вблизи горящих частиц, что подтверждает положение теории о существовании водорода в рассматриваемой системе, являющееся основой для последующих расчетов, и объясняет возникновение светящейся оболочки вокруг частицы.

Новыми являются данные экспериментов по определению нижней концентрационной границы углеродного аэрозоля и пороговой интенсивности лазерного излучения, при которых в аэрозолях наступают акустооптичеекие эффекты.

Впервые показано, что решение задачи восстановления поля мри :омпой концентрации аэрозоля от стационарных источников промышленных выбросов по данным отбора проб воздуха возможно при оптимальном размещении точек наблюдения, а также учете априорной информации о метеоусловиях и характеристиках источников.

Практическая ценность. Результаты работы могут быть использованы:

• при прогнозировании условий распространения мощных лазерных пучков в реальной атмосфере при наличии твердых углеродных аэрозолей, при лазерном зондировании твердых антропогенных выбросов промышленных предприятий и транспорта;

• при разработке приборов и устройств для определения микрофизических параметров твердых аэродисперсных взвесей, таких как спектр размеров, объемная и массовая концентрация, а также влажности воздуха;

• в системах экологического мониторинга кон троля качества атмосферного воздуха в индустриальных центрах, а также в цехах промышленных предприятий и шахтах;

• в технике пирометрии малых излучающих объектов в целях оперативного измерения температуры в гетерогенных потоках.

Построенная модель взаимодействия МЛИ с углеродными частицами во влажном воздухе позволяет рассчитать поведение оптических характеристик аэрозоля в реальной влажной атмосфере. Тем самым значительно расширена об-

ласть применимости уже известной модели горения. Установленная теоретически и экспериментально возможность отрыва зоны догорания водорода от поверхности частицы с образованием сферического фронта пламени может являться отправной точкой для анализа процесса методами теории пламени. На практике результаты работы могут быть использованы при разработке новых методов дистанционного зондирования загрязнений атмосферы, основанных на нелинейных эффектах, в технике оптической локации и связи, а также для создания новых перспективных технологий сжигания твердого топлива.

Предлол;енные в работе методы и технические решения по аэрозольным экологическим измерениям включены в качестве базовых в разрабатываемую для Барнаула систему экологического мониторинга атмосферы, а также используются автором в курсе лекций для студентов факультета повышения квалификации экологических знаний при Алтайском госуниверситете.

Достоверность результатов. Достоверность научных положений и научных данных определяется прежде всего большим объемом полученных экспериментальных результатов, их логической взаимосвязью, физической наглядностью, совпадением теоретических и экспериментальных данных. Достоверность выводов обеспечивается совпадением результатов численных расчетов в предельных случаях с вычислениями по приближенным аналитическим формулам, а также удовлетворительным согласием полученных результатов с данными других авторов.

Методы исследований. При создании теоретической модели горения частиц с учетом влажности воздуха, а также процесса просветления аэрозоля в поле МЛИ, основным методом являлось численное решение исходных уравнений. Наряду с этим для большей физической наглядности использовались аналитические решения, полученные в некоторых оправданных приближениях, а также операционные методы.

Экспериментальные исследования проводились с использованием метода скоростной киносъемки (динамика горения, фрагментация частиц), метод фотоэлектрической регистрации сигнала (динамика прозрачности), пирометриче-

ских методов для малых излучающих объектов (динамика температуры углеродных частиц), метод голографической интерферометрии (поля показателя преломления и температуры вокруг нагретых частиц), спектроскопических методов (горение частиц в атмосфере с повышенной влажностью).

Публикации. По материалам диссертации опубликована одна монография в соавторстве, 28 статей в центральных научных журналах и рецензируемых научных сборниках, 25 тезисов докладов на международных, всесоюзных и республиканских конференциях. Перечень наиболее принципиальных статей, отражающих основное содержание диссертации, приведен в конце реферата.

Структура и объпм работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, включении, списка литературы и приложения. В ней содержится 287 страниц текста, 81 рисунок, 11 таблиц и 207 ссылок на литературные источники.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на: VII, VIII Всесоюзных симпозиумах по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томск, 1983; Томск, 108!)), Всесоюзном совещании по распространению лазерного излучения в дисперсной среде (Обнинск, 1978; Обнинск, 1982), II Межреспубликанской кон [теренции "Оптические методы исследования потоков" (Новосибирск, 1993), International Workshop "Siberian Haze-2" (Novosibirsk, 1993), Международной конференции "Сибэко-93" (Иркутск, 1993), Всесоюзной конференции "Условно-корректные задачи математической физики и анализа" (Новосибирск, 1992), Первой Всесибирской конференции по математическим проблемам экологии (Новосибирск, 1992), Международных симпозиумах "Физические проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения" (Ижевск, 1992; 1994), I и II Заседании рабочей группы проекта "Аэрозоли Сибири" (Томск, 1994; Томск, 1995), Всесоюзной научно-технической конференции "Метрологическое обеспечение температурных и теплофи-зических измерений в области высоких температур" (Харьков, 1986), V Международном симпозиуме "Сверхбыстрые процессы в спектроскопии" и IV Вильнюсской международной школе "Применение лазеров в атомной, молекулярной и ядерной физике" (Вильнюс, 1987), Выездном заседании Объединенного совета по физико-техническим наукам СО

РАН (Барнаул, 1995).

На защиту выносятся следующие положения:

1. При воздействии МЛИ в интервале интенсиьностей 2 • 106 -т- 3 • 107 Вт/м' на углеродны« антропогенные аэрозольные частицы с размером Польше 10 мкм существует область гистерезис.ной зависимости температуры частиц от интенсивности излучения и соответственно область неустойчивого режима горения.В этой области, как изменении температуры Tat; и смена кинетического или диффузионного режимом горения носят пороговый характер и происходят скачком за времена, много меньшие характерного времени выгорания частиц.

2. Горение углеродных аэрозольных частиц в диапазоне размеров, характерных для приземной атмосферы индустриальных центров, происходит в диффузионном режиме только в поле МЛИ. При переходе кинетического режима горения в диффузионный произведение критического значения интенсивности МЛИ на размер воспламеняющейся частицы с точностью 20% остается инвариантным.

3. Относительное увеличение скорости горения углеродных частиц при заданных значениях интенсивности МЛИ и их размере тем больше, чем выше абсолютная влажность воздуха. Существует пороговое значение абсолютной влажности воздуха, при достижении которого происходит смена режимов горения.

4. При достаточном парциальном давлении кислорода в окрестности нагреваемой МЛИ углеродной часгицы горение выделяющегося на се поверхности водорода происходит в тонком приповерхностном слое толщиной много меньше радиуса частицы. При недостатке кислорода происходит отрыв зоны горения водорода от поверхности частицы и образование вокруг нее сферического фронта пламени.

5. Регистрация температуры отдельных частиц углеродного аэрозоля в поле непрерывного МЛИ заданной интенсивности и максимального давление в акустической волне, возникающей в углеродном аэрозоле от импуль-

са МЛИ известной плотности энергии, позволяет восстанавливать такие микрофизические параметры аэрозолей, как спектр размеров и счетную концентрацию, соответственно.

6. В процессе взаимодействия непрерывного МЛИ с. углеродными аэрозольными, частицами, динамика перехода сферической симметрии поля показателя преломления среды вокруг частиц к вертикальной осесимметрии обусловлена развитием тепловых конвективных потоков в газе.

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении рассматривается состояние проблемы, формулируются цели и задачи исследований. Обосновываются актуальность и новизна работы, научная и практическая значимость результатов исследований. Дан краткий обзор .р.'-бот, ведущихся по обсуждаемой проблеме в различных научных коллективах. Формулируются положения, выносимые на защиту.

В первой главе изложена теоретическая модель взаимодействия МЛИ с отдельной углеродной частицей в нормальных атмосферных условиях. Обосновываются приближения, использованные при построении модели, и записываются основные уравнения, описывающие поля концентрации реагентов и поля температур в окрестности горящей частицы. Данные уравнения являются уравнениями диффузии, записанными в квазистационарном приближении и С учетом возникновения и исчезновения компонент вследствие гомогенной химической реакции. Краевые условия ставятся на бесконечности и на поверхности частицы, исходя из условий равенства диффузионных и химических потоков.

Для случая оптически крупных частиц (параметр Ми р 1) найдено распределение температуры внутри горящей частицы. Получено, что при одностороннем нагреве лазерным излучением разность температур освещенной и неосвещенной поверхности не превышает 12%. Это означает, что возможно считать процесс горения углеродного

ао|>ч I! ра мианиошюм поле сферически симметричным.

При обезразмеривапии исходной системы уравнений ПОЯВЛЯЮТСЯ диффузионно-химические критерии 11< Д| 1; I позволяющие провести анализ режимов горения, не решая полной системы уравнений. Один из критериев подобия является аналогом известного критерия Семенова: 5'е = у^а2«/Оеф ф , где а — радиус частицы, г» —■ константа скорости химической реакции, О^фф — аффективный коэффициент диффузии. Если Л'с <С 1, то гомогенной реакцией догорания окиси углерода в окрестности частицы можно пренебречь. Показано, что величина ,Чг > 1 характерна для частиц радиусом а > 10 мкм и высоких температур поверхности Т, ~ 3000 К. Лля мелких частиц влияние гомогенной реакции незначительно.

Скорость гомогенной реакции горения определяется диффузионным переносом кислорода в зону горения и скоростью химической реакции горения. Если критерий .Ь'с по величине много меньше единицы, то реализуется кинетический режим горения, при котором скорость горения ограничена скоростью химической реакции. В противоположном случае реализуется диффузионный режим горения, когда скорость горения ограничивается диффузионным переносом кислорода в зону реакции. В диффузионном режиме зависимое ч. скорости горения от температуры относительно слабая, в кинетическом режиме эта зависимость очень сильная.

Проведен анализ построенной модели горения в случае, когда гомогенной реакцией догорания окиси углерода можно пренебречь. При атом исходную сисч «'му уравнений удается решить аналитически. Получены ишшшглмш простые аналитические выражения для 'аффективного коэффициента стехиометрии и теплового --аффекта комплекса химических реакций в зависимости от радиуса и температуры частицы. Для случая влияния гомогенной реакции на суммарный процесс, горения приведены результаты численного решения исходной системы уравнений. Из решения следует, что гомогенная реакция идет в некотором шаровом слое вокруг частицы. Толщина слоя-порядка нескольких радиусов частицы. Непосредственно у поверхности частицы реакция догорания окиси углерода отсутствует. Из результатов численных расчетов также видно, что при высоких темпе-

ратурах возникает ситуация, когда кинетика реакции определяется схемой 2(7 + О2 = 2СО, а окончательным процессом сгорания частицы является СС>2-

Зависимость температуры и скорости горения аэрозольной частицы от интенсивности излучения исследуется на основании системы взаимосведенных нелинейных дифференциальных уравнений:

(II Ажг'/Я'р <1а _ К (и, T's)

if > ~ I

ill р

где 1\(и/Гк) ■— скорость, горения. />, (7;, — плотность и удельная теплоемкость вещества частицы, а функция F(a,Ts) определяет тепловой баланс частицы:

т,

F(a, Т,) = ■ка2кп1+4ка2С1К{а,Т>)-Ажа2 J Лп(£)(1£-4тга2(т (Т,4 - 7^) ,

т„

(3)

где / — интенсивность излучения, k„ = /:„(«., А) — фактор эффективности поглощения, Q — тепловой эффект комплекса реакций горения, An(V) — коэффициент теплопроводности воздуха, и — постоянная ('тефана-Больнмана.

Таким образом теоретическая модель становится доступной экспериментальной проверке, поскольку в реальных условиях заданной величиной является не температура частицы, а интенсивность воздействующего излучения.

Численное решение (;}) показало, что данное уравнение в определенных условиях может иметь несколько решений, поэтому температура частицы неоднозначным образом связана с интенсивностью I. Проанализирована физическая причина неоднозначности и показано, что некоторые корни уравнения отвечают неустойчивому режиму излучения приводят либо к ее потуханию, либо к увеличению температуры на значительную величину. Фактически переход через неустойчивость носит характер скачка, поскольку время перехода много меньше характерного времени выгорания частицы. Наличие скачка температуры при непрерывном возрастании интенсивности излучения дает возможность

1Г)

введения величины плотности потока энергии воспламенения. Численными методами построена номограмма для определения температуры частиц, величины скачков температуры, области неоднозначности.

На основе созданной модели проведено рассмотрение нелинейного рассеяния света горящими аэрозольными частицами. Расчеты углов рассеяния на ореолах проводились в предположениях, что оптические неоднородности вокруг частицы расположены сферически симметрично, а поглощение в парах отсутствует. В этом случае задача формально свелась к задаче рассеяния частицы в центральном поле, что дало возможность получить в явном виде выражения для углов рассеяния в зависимости от радиуса ореола.

Поскольку ореолы являются "оптически мягкими", сечения дополнительного рассеяния можно вычислить в приближении Релея-Ганс.а. С этой целью определены поля показателя преломления среды вокруг частицы. Как показали расчеты, при размере частицы а — 10 мкм, температуре поверхности Т8 = 2000 К и длине волны А = 1,06 мкм, начиная с радиуса ореола Я = 100 и более ореольное рассеяние существенно превышает рассеяние на частице. Теоретический анализ показывает, что при описании теплового возмущения показателя преломления среды в случае распространения МЛ И в твердофазном аэрозоле приблизительно можно выделить два характерных интервала длительностей воздействующих импульсов. При 1и < Ю-4 с происходит интенсивное формирование тепловых и газовых ореолов вокруг частиц. Изменением радиуса частиц за сче т выгорании можно пренебречь. Свет, рассеянный па ореолах, выходит из основного пучка, среда становится менее прозрачной, т. е. замутняется. При /и > 10~4 с радиусы ореолов становятся большими, рассеяние на ореолах концентрируется в направлении вперед, а большая часть рассеянного света может попадать в приемник. В этом случае рассеянием излучения на ореолах можно пренебречь, и наличие ореолов влияет лишь на пространственную структуру пучка.

Во второй главе изложена физико-химическая модель процессов, протекающих при взаимодействии МЛ И с одиночной частицей углерода во влажной атмосфере.

В 2.1 рассмотрена динамика испарения водной оболочки

аэрозольной углеродной частицы в поле МЛ И. Лля диффузионного режима испарения найдена зависимость от примени текущего радиуса йодной оболочки в процессе воздействия. Проведена оценка таких параметров, как область размеров частиц, диапазон интенсивности излучения и концентрация частиц аэрозоля, при которых рассматриваемую задачу с учетом скорости испарения оболочки и диффузии образовавшегося водяного пара можно свести к задаче взаимодействия МЛ И с сухими углеродными час тицами в атмосфере с известной установившейся концентрацией водяного пара.

В 2.2 обоснована исходная постановка задачи. Лля построения модели процесса горения частиц во влажной атмосфере использовано квазистационарное приближение, связанное с малостью времен установления полей температуры и концентрации реагентов в рассматриваемой системе по сравнению с временем выгорания частицы. При этом, зависимость всех переменных величин модели от времени будет лишь параметрической через временную зависимость радиуса частицы a(t), а для расчета полагаются известными четыре величины: радиус сферической частицы а, ее температура Ts, температура воздуха вдали от частицы Тц, его относительная влажность /. В основе расчета лежит следующая схема химических реакций:

1. 2С + О-, — 2СО, 4. С + Н-,() — СО + II-,,

2. С + О— СО,, 5. 2СО + О-, — 2СО-,,

3. С + СО-, 'ICO, б. 2II-, + О-, — '2Н,0.

Основные уравнения процесса выводятся из уравнения непрерывности по каждому реагенту, участвующему в гомогенных реакциях 5 и б, в отдельности. IIри условии квазистационарности оно имеет следующий вид:

di vfi = Ki, (4)

где /,■ — поток г'-го реагента, к, — мощность источника или стока данного реагента, связанная с химическими реакциями. Потоки /, учитывают неизотермичность диффузии, а стефановский поток, связанный с изменением объема при реагировании, в расчет не принимается. Величины к,- записаны в виде, соответствующем первому порядку реакции по

компоненте, находящейся в недостатке. Температурное поле вокруг горящей частицы описывается включенным в систему уравнением теплопроводности с источниками тепла в правой части, связанными с реакцией 0. Источники тепла, связанные с реакцией 5, в данном случае не учитываются, поскольку константа скорости реакции •г> на семь — восемь порядков ниже константы скорости реакции (>.

Граничные условия задачи соответствуют гетерогенным реакциям 1-4 и условиям на бесконечности. Потоки реагентов па поверхности частицы записаны как линейные комбинации парциальных давлений с ко'-эффициентгши, равными константам реакционного газообмена соответствующих реакций.

В целом постановка задачи основана на подходе, аналогичном использованному в первой главе. Полученная система шести уравнений второго порядка затем решалась с использованием упрощающих предположений, отвечающих реальному соотношению вкладов в процесс обеих гомогенных реакций.

В 2.3 рассмотрен случай, когда выделяющийся в реакции 4 водород догорает в тонком приповерхностном слое вокруг частицы, что связано с высокой скоростью реакции (). Тогда физически оправданным становится /(опущение, что реакция 6 наряду с гетерогенными реакциями 1-4 происходит на поверхности частицы. Таким образом, водяной пар, расходуемый в реакции 4, возобновляется в полном количестве реакцией Г), и в результате его парциальное давление неизменно во всем пространстве вплоть до поверхности частицы. Парциальное давление водорода в пространстве при этом везде равно нулю. В связи с дополнительным расходом кислорода на догорание водорода на поверхности в граничных условиях на потоки реагентов появляются добавки, связанные с влажностью. Правая часть уравнения теплопроводности обращается в нуль, и само уравнение можно решить. отдельно от системы. Возникает положение, когда система уравнений полностью совпадает с полученной в гл. I без учета влажности воздуха, а поправки на влажность находятся в граничных условиях. В этом случае задача решена, как без учета догорания ('О, когда решение получается в аналитическом виде (гетерогенный режим), так и с учетом

этого процесса, что потребовало применения численных методов. В обоих с.чучмпх установлено возрастание скорости горения с ростом относительной влажности воздуха практически по линейному закону, что связано с линейностью граничных условий гю величине влажности. Относительное увеличение скорости горения при этом тем Польше, чем выше абсолютная влажность воздуха. Проанализировано влияние влажности на потоки и парциальные давления реагентов. Обнаружено, что горение МеЛКИХ Час 'ТИП. Которое идет в сухом воздух«' в кинетическом режиме, с ростом влажности может перейти в диффузионный режим. Найдены условия, при одновременном выполнении которых справедливо приближение о догорании водорода в тонком слое:

«»а<»г.(Г,)/Л(7',)» 1, 1т,хл{Т,)/П^ф(Т,) < 1, (Г,)

где пв(Т,) — константа скорости реакции 6, 'ч('Л) — константа реакционного газообмена реакции 4, [)('!',) = Оц(1\ — коэффициент диффузии реагентов, считающийся одинаковым для всех (Он — его значение при температуре 7|>), 13зфф(Т5) — эффективный коэффициент диффузии в окрестности частицы, связанный с резкой неоднородностью температурного поля, Н — отношение равновесных значений парциальных давлений водяного пара и кислорода в атмосфере.

В '2.4 проведено решение задачи в случае, когда из-за недостатка кислорода на поверхности частицы догорание водорода не может протекать и тонком приповерхностном слое, и, следовательно, нарушены одно или оба условия (5). При этом считается, что (!()■> не образуется пи на поверхности частицы (что следует ИЗ результатов 2.3), НИ В ее окрестности, то есть рассматривается гетерогенный режим. Постановка задачи в данном случае исключает возможность отдельного решения уравнения теплопроводности И введения однозначно определенного для заданных и 'Гц эффективного коэффициента диффузии. В итоге преобразований задача сводится К системе В общем случае шести нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка с граничными условиями, заданными на разных концах ин тервала — по три на каждом. Решение было найдено путем поиска минимума функции В общем случае трех переменных с использованием метода оврагов. Его результаты показываю'!', что в

данном случае происходит отрыв зоны догорания водорода от поверхности частицы. Сама зона догорания представляет собой тонкий сферический слой, отстоящий от поверхности частицы на некоторое расстояние. Между поверхностью и зоной догорания кислород практически отсутствует, а давление водорода, наоборот, сравнимо с давлением других реагентов. В зоне догорания водорода происходят резкие изменения потоков всех реагентов, кроме (К) в силу гетерогенного характера, процесса. Профиль температуры вокруг частицы имеет характерный перегиб, связанный с источниками тепла, расположенными в зоне догорания.

В третьей главе рассмотрено влияние влажности воздуха на ослабление МЛИ в углеродном аэрозоле.

В 3.1 решена задача о динамике радиуса и температуры отдельной углеродной частицы во влажном воздухе в поле МЛИ, поскольку эти величины непосредственно связаны с. оптическими характеристиками аэрозоля. Для этого потребовалось решить систему двух нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка, выражающих законы сохранения массы и энергии и включающих в себя построенную в 2.3 модель горения. Найденные зависимости а(1) и Т,{1) свидетельству ют о том, что горение частицы во влажном воздухе (Г=1) при одинаковых значениях интенсивности излучения происходит быстрее, чем в сухом (Г=0). Радиус недогоревшей частицы при этом не зависит от влажности.

В 3.2 на основе той же модели горения определено поведение объемного коэффициента аэрозольного ослабления МЛИ в углеродном аэрозоле в сухом и влажном воздухе. Система уравнений процесса включала в себя уравнения переноса излучения, связи объемного коэффициента аэрозольного ослабления с функцией распределения частиц по размерам и уравнение Больцмана. Для полидисперсного аэрозоля с гамма - распределением частиц по размерам рамки условий (5) позволили проследить лишь незначительные различия процессов просветления аэрозоля при / = 0 и / = 1, и волна просветления практически отсутствовала. Для моно-дис.персного аэрозоля было отмечено формирование волны просветления, скорость фронта которой практически не зависит от влажности. В то же время в фиксированной точке в начале трассы скорость изменения объемного коэффициеп-

та аэрозольного ослабления при Г=1 оказалась существенно выше, чем при / = 0, а с приближением г. фронту это отличие ослабевает. Поскольку рамки условий (5) позволили проследить влияние влажности на ход процесса лишь при горении частиц в кинетическом режиме, волна просветления была выражена слабее, чем при диффузионном горении.

Четвертая глава посвящена ¡-экспериментальным исследованиям низкопорогового взаимодействия MJIИ с антропогенным аэрозолем.

В 4.1 изложена методика экспериментальных исследований скорости горения углеродных частиц в поле МЛ И. В качестве воздействующего источника использовался Vi)->-лазер типа "Кипр" с длиной волны Ai = 10,(i мкм или лазер на алюмоиттриевом гранате типа JITH - 102 с X-j = 1,06 мкм. Динамика горения частиц регистрировалась кинокамерой ОКО - 1м, совмещенной с микроскопом МП И - 5. Диапазон изменения интенсивности составлял 104 Н- 4 • 10" Вт/м2 и 104-г8-107 Вт/м" соответственно для лазеров "Кипр" и ЛТН - 102.

Для исследования динамики горения углеродных частиц в модельных газовых средах использовалась соответствующая кювета объемом 15 см3 с входными и выходными окнами, прозрачными в диапазонах длин волн МЛ 14. Внутри кюветы исследуемые частицы устанавливались на тонкую кварцевую нить (диаметр ~ 10 мкм). Концентрация газов в кювете измерялась газоанализатором "Газохром .'НОГ' с точностью не хуже 0,03 объемных процента.

Исследования проводились с частицами дробленого капского и экибастузского угля, а также гранулированными частицами печной сажи марки ПМ-100. Форма исследуемых частиц была близка к сферической. Диаметр частиц определялся под микроскопом и варьировался от 10 до 300 мкм.

В 4.2 приведены экспериментальные результаты по динамике горения углеродных частиц в поле лазерного излучения с длинами волн А) = 10,6 мкм и А-_, = 1,00 мкм. В ходе экспериментов на основании обработки и (ученных кинограмм было установлено, что при достаточной для воспламенения интенсивности излучении, несмотря на односторонний нагрев (излучение действовало на частицу сверху), сажистые частицы равномерно прогревались -.а времена по-

рядка 0,01-^0,05 г И далее сгорали сферически симметрично, причем время прогрева было значительно меньше времени выгорания.

При сравнении динамики горения углеродных частиц одного начального размера в поле МЛ И с А1 = 10,(5 мкм и А-_» 1,0и мкм было установлено, что скорость горения частиц в поле МЛ И с Л 2 выше на величину порядка 10%. »гот результат находится в соответствии с тем фактом, что при нормальных условиях фактор эффективности поглощения для углерода больше на длине волны Л^ на ту же величину.

В ходе экспериментов была, также установлена зависимость между интенсивностью МЛИ и начальным радиусом частицы, при котором происходило ее Воспламенение.

Несколько отлично от сажистых происходил процесс горения частиц натурального каменного угля. В начальной стадии их нагрева МЛИ наблюдалось кратковременное увеличение их свечения. Длительность вспышки находилась, в соответствии с эмпирической формулой для времени выхода летучих веществ 1Л из частиц каменного угля, полученной Бабием В.И. и Поповой И.Ф.

^ = 0,45 • г/2 - Юг>, (6)

где </(1 — начальный диаметр частицы в метрах, 1Л — в секундах. Как для сажистых, так и для угольных частиц в исследуемом диапазоне начальных размеров и интенсивно-стей воздействующего излучения в ходе экспериментов было установлено, что после воспламенения их горение может происходить только в поле лазерного излучения. В данном разделе также представлены результаты исследования динамики горения углеродных частиц в модельных ra.30Bf.lx средах, когда варьировалась концентрация кислорода.

В 4.3 описаны исследования динамики температуры углеродных частиц, нагреваемых непрерывным МЛИ. Изложена методика проводимых измерений, описана схема экспериментальной установки. Основу экспериментальной установки составил специально созданный микропирометр спектрального отношения. Микропирометр позволял проводить измерения истинной температуры углеродных частиц в диапазоне 1400 3800 К с относительной погрешностью, не превышающей Г>%.

Приведены результаты экспериментов по измерению динамики температуры углеродных частиц в поле МЛ И и проведено сравнение с результатами численных расчетов по теоретической модели (главы 1-3). В целом на температурных диаграммах для сажистых частиц выделены три характерных временных участка. На первом за время Д происходит быстрое увеличение температуры до максимальной величины Ттаг. Величина Ттат зависит от начального радиуса частицы (to и интенсивности лазерного излучения I. На втором участке Д ¿2 (Д ¿1 < Д <2) Ттат слабо уменьшается. Этот результат находится в соответствии со сделанным в теории предположением о квазистационарности процесса горения. Резкий спад температуры происходит на третьем участке Д /3 (Д <i < Д /3 < Д /•_>), где по теоретической модели диффузионный режим переходит в кинетический, скорость горения резко падает и частица потухает.

Лля частиц каменного угля зарегистрированы характерные температурные выбросы в начальный момент действия излучения. Длительность этих выбросов коррелировала с временами выхода летучих (G).

В-4.4 проведено более подробное исследование выхода летучих веществ из частиц каменного угля при их скоростном нагреве МЛИ. Цель экспериментов заключалась в определении времени образования газового ореола, связанного с термохимическим разложением углеродных материалов. Обработка и анализ полученных экспериментальных результатов показала, что полное время выхода летучих в среднем в восемь раз превышало время, рассчитываемое по (6). .Замена в (6) коэффициента 0,45 на 3,6 позволила получит], зависимость, удовлетворительно согласующуюся с опытными данными. Сопоставление динамики выхода летучих с динамикой температуры частиц позволило установить начальную температуру выхода летучих, которая соответствовала 1500-Н 1900 К.

В 4.5 приведены результаты экспериментального исследования полей показателя преломления п(г) и температуры среды Т(г) вокруг нагреваемых МЛИ углеродных частиц. Регистрация процесса нагрева углеродных частиц осуществлялась с использованием голографической установки УИГ-1М. Голографическая схема регистрации предегавлн-

ла собой схему Лейта с применением диффузионного освещения объема. Получено, что область возмущения среды вокруг частиц в поле МЛ И непрерывно растет и вытягивается вверх. Это говорит О развитии конвективных ПОТОКОВ процессе горения частиц. Приведены карты изолиний значений показателя преломления спустя 0,04; 0,09; и 0,14 с вокруг частицы размером 400 мкм в поле излучения с интенсивностью Г),7 • 10' Вт/м2.

В 4.К описаны экспериментальные исследования динамики тепловых ореолов в процессе воздействия МЛИ на отдельные сажистые частицы с использованием интерферометра сдвига.. Динамика ореола расшифровывалась по интерференционным кинограммам. Температура поверхности частиц регистрировалась микропирометром спектрального отношения (4.3). Возможность визуализации теплового поля позволила исследовать размер, форму, скорость роста теплового ореола, а также оценить возникновение конвективных потоков. В результате была установлена обратно пропорциональная зависимость между скоростью увеличения размеров тепломассоореолов и давлением газовых компонент.

В пятой главе описаны экспериментальные исследования процесса взаимодействия МЛИ с углеродными частицами при повышенной (/) > 1) абсолютной влажности воздуха.

В 5.1 описан эксперимент по регистрации методом скоростной киносъемки процесса горения одиночной сажистой частицы в поле МЛИ на Л = 1,06 мкм при интенсивности / ~ 10' Вт/м2 в условиях повышенной абсолютной влажности воздуха. Отмечены более быстрый ход процесса по сравнению с экспериментом при нормальной влажности, а также возникновение вокруг частицы, горящей при повышенной влажности воздуха, светящейся оболочки, скрывающей контур частицы. Диаметр ее превосходил диаметр частицы, и в ходе горения оболочка уменьшалась в размере и контрастности, а*в конце процесса контур частицы снова становится видимым. Этот эффект объясняется отрывом зоны догорания водорода от поверхности частицы и свечением газовой среды в ней.

В 5.2 приведены данные спектрального исследования взаимодействия МЛ И с сажистым аэрозолем при повышенной влажности воздуха. Эксперимент проводился при интенсив-

ности излучения I ~ (0,5 -=- 1,0) • 10й Вт/м-' на длине волны А = 10,6 мкм. Было обнаружено наличие излучения свободного водорода из области взаимодействия. В эксперименте без увлажнения это излучение отсутствовало. Таким образом, подтверждено существование свободного водорода у поверхности горящих во влажной атмосфере частиц, и, следовательно, правильность включения реакций с его участием в схему процесса.

В шестой главе содержатся результаты экспериментальных исследований по использованию низкопороговых нелинейных эффектов для восстановления микрофизических параметров антропогенных аэрозолей. В основу разработанных методов положена зависимость температуры аэрозольных частиц разных размеров от интенсивности МЛ И, а также сопутствующие нагреву частиц акустооптические эффекты и изменение прозрачности канала распространения излучения.

В 6.1 по измерению температуры частиц свободно взвешенного полидисперсного углеродного аэрозоля в поле непрерывного МЛ И с длиной волны А = 1,06 мкм и интенсивностью (2,7-í- 4,4) - lü8 Вт/м2 проведено восстановлении функции распределения частиц по размерам. Для регистрации температуры использовался микропирометр (4.3), дополненный системой автоматизации на базе ПЭВМ. Сравнительная гистограмма распределения частиц по размерам определялась методом осаждения частиц на подложки с последующей обработкой под микроскопом. Полученные результаты показали, что отклонение восстановленной функции распределения была на уровне 10% от экспериментально полученной.

В разделе 6.2 на основании температурных зависимостей обсуждается метод определения интенсивности МЛ И по измерению температуры поглощающих тугоплавких частиц. Эксперименты подтвердили принципиальную возможность использования данного метода для дистанционного определения интенсивности лазерных пучков.

В 6.3 приведены экспериментальные результаты исследования акустооптических эффектов при воздействии импульсного лазерного излучения на модельные аэрозоли, которые создавались в герметичной камере объемом 0,04 м'! путем распыления частиц сажи или угольного порошка. Кон-

цептрация аэрозоля определялась на основании чакона. Бу-гера из оптических измерений прозрачности. Импульсы давления регистрировались с помощью пье-«»датчика ЦТ(.-19 (пирконат-титапа.т свинца). Плотност], энергии лазерного импульса, от серийного лазера ГОС-МО! с длиной волны А = 1,00 мкм и длительностью (1ч-2) мс ва]>ьировалась в пределах (10-^ 150) Лж/см-.

Лля сажистого аэрозоля зарегистрированы акустические полны с характерными фазами разрежения и сжатия. Зависимость максимального давления в акустической волне от счетной концентрации частиц при постоянной плотности энергии имела линейный характер.

Г} случае воздействия МЛ И на угольный аэрозоль было зарегистрировано взрывное давление, которое увеличивалось с ростом концентрации аэрозоля.

.Значения плотностей энергии, при которых регистрировался тепловой взрыв, изменялись в пределах 2-Й 50 Дж/гм2. Нижний концентрационный предел при указанных выше параметрах излучения для частиц кузнецкого каменного угля с модальным радиусом ам = 0,2 мкм оказался равным 0,05 кг/мл.

В 6.4 изложены методика и результаты экспериментов по исследованию просветления полидисперсного углеродного аэрозоля непрерывным МЛИ на А| = 10,6 мкм при нормальной влажности воздуха.. Интенсивность излучения составляла /~(0,5-г 1,0)- 10:' Вт/м2. Эксперименты в воздухе во всех случаях показали наличие просветления аэрозоля, отношение значений начальной и конечной оптической толщи находилось в предел ах 2-~ 5. В атмосфере азота просветление не отмечалось, а в среде кислорода было значительно сильнее, чем в воздухе. Ути результаты показывают, что просветление аэрозоля в данном случае вызвано практически только горением его частиц. Оценки степени влияния выноса частиц из канала пучка МЛИ акустической волной и конвективными потоками на процесс просветления показали, что эти эффекты в условиях данного эксперимента практически не проявляются. Количественные данные экспериментов сопоставлены с расчетными характеристиками просветления, имеющиеся отличия объяснены неучтенными эффектами, например, фрагментацией и осаждением ча-

стиц в поле тяжести, выходом летучих из угольных частиц. Отмечено также наличие дефокусировки зондирующего пучка на Ао = 0,(>3 мкм в горящем аэрозоле за счет образования в нем "тепловой линзы".

В седьмой главе рассматривается задача восстановления поля приземной концентрации примеси от стационарных источников промышленных выбросов по данным измерений концентрации аэрозолей в выбранных точках. Для описания процессов распространения примеси в приземном слое атмосферы используется полуэмпирическое уравнение турбулентной диффузии. Характер изменения по высоте скорости ветра и коэффициента вертикального турбулентного обмена предполагается степенным, что позволяет использовать достаточно эффективные аналитические представления решения уравнения переноса примеси для изучения задачи планирования и анализа набл юдений.Основными параметрами, которые требуется оценить, являются: точка максимума приземной концентрации, значение концентрации в этой точке, коэффициент расширения факела в поперечном к ветру направлении. В случае крупных частиц (гру-бодисперсная фракция) оценке подлежат величины, учитывающие совместные эффекты оседания частиц и турбулентного перемешивания.

Основной информацией в моделях оценивания уровня загрязнения служат горизонтальные координаты источника выбросов, направление ветра, данные о наземной концентрации примеси. В качестве дополнительной информации может быть использована скорость ветра, температурная стратификация, характеризующая устойчивость приземного слоя атмосферы, спектр размеров аэрозольных частиц, особенности системы наблюдения и т. д.

В качестве одного из этапов решения обратной задачи восстановления рассматривается оптимальное размещение точек отбора проб аэрозоля. Отдельно анализируются случаи мелких и крупных частиц. Для каждого из этих случаев численно построены оптимальные планы измерений наземной концентрации.

Приводятся примеры восстановления осевой концентрации примеси по данным натурных наблюдений. Показана эффективность оптимального расположения точек отбора

проб на точности восстановления концентрации.

В заключении кратко (-формулированы основные результаты проведенных исследований.

В приложении приведены данные о составе и строении углеродных частиц, о распределении по размерам и концентрации частиц, а также о комплексных показателях преломления углеродных материалов.

3. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1. Букатый В. И., Суторихин И. Л. Динамика горения углеродных частиц в поле излучения СОз-лазера. // Горение газов и натуральных топлив. Черноголовка: ИХФ АН СССР, 1980. С. 73 75.

2. Букатый В. И., Суторихин И. А. Экспериментальные исследования воздействия излучения СС^-лазера на углеродные частицы. // ФГВ. 1982. N2. С. 96-99.

3. Суторихин И.А. Воздействие излучения СОг-лазера на одиночные углеродные частицы. // Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. Барнаул: АГУ, 1982. С. 62-С8.

4. Крас.нопевцев В. Н., Суторихин И. А. Динамика температуры углеродных частиц. // Распространение мощного оптического излучения в твердом аэрозоле. Барнаул: АГУ, 1982. С. 75-81.

5. Букатый В. И., Суторихин И. А., Шайдук A.M. Исследование динамики горения углеродной частицы в поле излучения СОг-лазера. // ФГВ. 1983. N 2. С. 73-78.

G. Алехин В.И., Букатый В.И., Суторихин И.А. Динамика выхода летучих веществ из мелких частиц угля под действием интенсивного лазерного излучения. // Горение натуральных топлив. Новосибирск: НГУ, 1984. С. 41-45.

7. Алехин В.И., Букатый В.И., Суторихин И.А. Исследование динамики образования газовых ореолов вокруг угольных частиц при лазерном нагреве. // Исследование процессов неустойчивого горения. Чебоксары: Чувашский госуниверситет, 1984. С. 153—162.

8. Букатый В.И., Суторихин И.А., Шайдук А.М. Температура поверхности углеродных частиц в поле мощного лазерного излучения. // ТВТ. 1986. Т. 24. N 5. С. 10041007.

9. Каплинский А. Е., Суторихин И. А. П]>осветление углеродного аэрозоля непрерывным излучением C()¿-]\ азера // Воздействие интенсивного лазерного излучения на твердый аэрозоль. Барнаул: АГУ, 1987. С. 10-22.

10. Алехин В. И., Суторихин И. А. Динамика цветовой температуры при нагреве металлических частиц мощным лазерным излучением. // ТВТ. 1987. Т. 25. N 1. С. 212217.

11. Букатый В. И., Каплинский А. Е., Суторихин И. А., Шайдук А. М. Взаимодействие непрерывного излучения С'Оз-лазера с полидисперсным углеродным аэрозолем. // Оптика атмосферы. 1988. Т. I. N 8. С. 31-35.

12. Букатый В. И., Каплинский А. Е., Краснопевцен В. П., Суторихин И. А. Воздействие излучения ('(Уч-лазера на углеродные частицы. // Взаимодействие излучения с дисперсными средами. Томск: Изд. ИОА СО АН СССР, 1988. С. 48-54.

13. Букатый В.И., Свердлов М.Ю., Суторихин И.А. Динамика распределения показателя преломления вокруг горящих в поле излучения аэрозольных частиц. // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. N 5. С. (¡1 (¡5.

14. Букатый В. И., Свердлов М. К)., Суторихин И. А. Экспериментальные исследования тепловых ореолов вокруг горящих аэрозольных частиц. // Взаимодействие излучения с дисперсными средами. Томск: ИОА СО АН СССР, 1988. С. 36-39.

15. Каплинский А. Е., Суторихин И. А. Динамика размера углеродной частицы в поле мощного лазерного излучения при повышенной влажности воздуха. // Взаимодействие мощного лазерног о излучения с аэрозолем. Новосибирск: НГУ, 1989. С. 8-16.

16. Миронов В.Л., Морским В.В., Су торихин И.А. Система обработки изображений в задачах зондирования дымовых шлейфов. // Оптика атмосферы. 1990. Т. 3. N 4. С. 71-74.

17. Букатый В. И., Каплипский А. Е., Шайдук А. М., Суто-рихин 14. А. Липамика радиуса и температуры частицы влажного углеродного аэрозоля при ее горении в мощном оптическом иоле. // Оптика атмосферы. 1990. Т. 3. N 2. О. 21(5--218.

18. Букатый В. И., Каплипский А. Е., Суторихин И. А. Об одном режиме горения частиц влажного углеродного аэрозоля в поле мощного лазерного излучения. // ФГВ.

1992. N 1. С. 73-78.

19. Миронов В. Л., Суторихин И. А., Каплипский А. Е. и др. Состояние атмосферы. Оченка приземного аэрозоля. // .Ядерные испытания, окружающая среда и здоровье населения Алтайского края. Барнаул: А Г У, 1993. Кн..1. Т. 2. С. 119-135.

20. Крылова А. И., Рапута В. Ф., Суторихин И. А. Численные эксперименты по оцениванию источников выбросов примеси с территории промплощадки. // Численное моделирование в задачах атмосферы, океана и окружающей среды. Новосибирск: ВЦ (X") РАН, 1993. Вып. 1. С. 131-140.

21. Крылова А. И.. Рапута В. Ф., Суторихин И. А. Планирование и анализ подфакельных наблюдений концентрации примеси в атмосфере. // Метеорология и гидрология. 1993. N 5. С. 5-13.

22. Банах В.А., Миронов В.Л., Морский В.В., Смалихо И.Н., Суторихин И.А. Статистические характеристики интенсивности рассеянного на аэрозольном шлейфе оптического излучения. // Оптика атмосферы и океана.

1993. Т. 0. N 10. С. 1289-1297.

23. Kaplinsky А.Е., Mironov V.L., Morsky V.V., Sntorikhin I.A. Monitoring of concentration and elementary composition of atmospheric aerosol of southern Altai Region. // International Workshop "Siberian haze-2". Novosibirsk: I С К and С, .Siberian Branch of RAS, 1993. P. 7-11.

24. Букатый В. И., Суторихин И. А., Краснопевцев В. II., Шайдук А. М. -Воздействие лазерного излучения на твердый аэрозоль. Барнаул: АГУ, 1994. 19(5 с.

25. Каплипский А. Е., Суторихин И. А. Физико-химические свойства приземного аэрозоля вблизи предприятия

ртутного производства. // Атмосферные аэрозоли. М.: НИФХИ, 1994. Т. 1. С. 41-43.

26. Каплинский А. Е., Суторихин И. А. Распределение счетной концентрации частиц аэрозоля под дымовым шлейфом в атмосфере. // Атмосферные аэрозоли. М.: НИФХИ, 1994. Т. 1. С. 39-41.

27. Каплинский А. Е., Суторихин И. А. Динамика физико-химических параметров городского аэрозоля при прохождении холодного фронта. // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. N. 8. С. 1149-1153.

28. Моношкина В. Г., Суторихин И. А. Сравнительная характеристика спектров размеров частиц приземного аэрозоля Алтайского края. // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 8. N 8. С. 1231-1235.

29. Букатый В.И., Исаков А.П., Кисляк Н.В., Суторихин И.А., Черненко Р.П. Динамика микрофизических характеристик приземного аэрозоля Барнаула. // Оптика атмосферы и океана. 1996. Т. 9. N 6. С. 743-746.