Воспламенение и горение газовых смесей при возбуждении молекул резонансным лазерным излучением

Луховицкий, Борис Иосифович

Воспламенение и горение газовых смесей при возбуждении молекул резонансным лазерным излучением тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Луховицкий, Борис Иосифович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Воспламенение и горение газовых смесей при возбуждении молекул резонансным лазерным излучением»

Автореферат диссертации на тему "Воспламенение и горение газовых смесей при возбуждении молекул резонансным лазерным излучением"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. Ломоносова

4842049

Луховицкий Борис Иосифович

Воспламенение и горение газовых смесей при возбуждении молекул резонансным лазерным излучением

Специальность 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

7 ДПР 2011

Москва-2011

4842049

Работа выполнена в Центральном институте авиационного моторостроения

имени П.И. Баранова.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, А.М. Старик

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор А.Б. Ватажин

доктор физико-математических наук, профессор А.В. Уваров

Ведущая организация:

Учреждение РАН Институт химической физики им. Н.Н. Семенова

Защита состоится 29 апреля 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.501.001.89 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, Главное здание МГУ, аудитория 16-10

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан « » марта 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д.501.001.89, доктор физико-математических наук

£43

А.Н. Осипцов

Общая характеристика работы

Актуальность темы

В большинстве используемых в практике устройств, в основе которых лежит процесс горения, необходимо специальным образом инициировать воспламенение. Поиск способов интенсификации химических процессов и управления процессами горения является одной из основных задач химической физики и физики горения. Эта проблема также актуальна для создания новых поколений авиационных и ракетных двигателей, двигателей внутреннего сгорания, разработки технологий энергоэффективного и экологически чистого сжигания органических и неорганических топлив. Одним из возможных способов инициирования цепных реакций в горючих смесях является воздействие на систему лазерного излучения. Несмотря на то, что обсуждению вопроса о возможности использования лазерного излучения для инициирования и интенсификации горения посвящено достаточно большое количество исследований [1], как теоретических, так и экспериментальных, в большинстве из них рассматриваются по сути лишь три метода инициирования горения: локальный тепловой нагрев среды, фотодиссоциация молекул резонансным лазерным излучением и организация искрового разряда в очень малом объеме при воздействии мощного сфокусированного лазерного луча.

Рассмотренный в данной работе метод инициирования горения путем селективного возбуждения внутренних степеней свободы реагентов является новым и требует детального анализа механизмов развития энергетически разветвленных цепных реакций (реакций с переходом химической энергии в энергию возбуждения внутренних степеней свободы образующихся частиц), инициируемых в горючих смесях при таком типе воздействия резонансного лазерного излучения.

Исследование возможностей данного метода требует создания новых термически неравновесных моделей, которые также могут быть использованы при исследовании процессов, протекающих в сильных ударных волнах, детонационных волнах, в задачах внешней аэродинамики при движении тел с гиперзвуковыми скоростями, в авиационных и ракетных двигателях, в низкотемпературной плазме и других задачах.

Цель диссертационной работы

Задачей данной работы являлось теоретическое исследование физико-химических процессов при воспламенении различных горючих смесей, инициированном резонансным лазерным излучением, поглощаемым на колебательно-вращательных или электронно-колебательных переходах реагирующих молекул, и исследование возможности использования и энергети-

ческой эффективности данного метода инициирования горения.

о Проведено исследование неравновесных процессов в диссоциирующем молекулярном кислороде за фронтом сильной ударной волны, выполнено сравнение результатов модовой и уровневой моделей при различных параметрах ударной волны и выявлены диапазоны применимости модовой модели для описания процессов в релаксационной зоне ударной волны. Изучены закономерности формирования неравновесной функции распределения молекул Ог по колебательным уровням как в основном, так и в возбужденных электронных состояниях.

о Разработаны новые термически неравновесные модели физико-химической кинетики на базе модового приближения для описания воспламенения и горения смесей Нт - СЬ(воздух), СН4 - воздух, С2Н2 - воздух инициированного лазерным излучением при возбуждении колебательных степеней свободы реагирующих молекул.

о С использованием данных моделей проведено исследование кинетики протекания цепных реакций при инициировании горения смеси Н2-О2-Н2О в случае возбуждения асимметричных колебаний молекулы Н2О лазерным излучением с длиной волны X] = 2.7 мкм, генерируемым НБ-лазером, а также при инициировании горения смесей Н2 - воздух —Оз, СН4 - воздух - О3 и С2Н2 - воздух - О3 при возбуждении асимметричных колебаний молекул О3 в замкнутом объеме либо в сверхзвуковом потоке излучением ССЪ-лазера с /./ = 9.7 мкм.

о Для перечисленных смесей найдены диапазоны наибольшей эффективности рассматриваемого метода инициирования воспламенения по сравнению с методом термического нагрева смеси. Показано, что в широком диапазоне параметров предложенный метод намного (в десятки раз) более эффективен с точки зрения сокращения задержки воспламенения или длины зоны индукции, а также уменьшения температуры воспламенения смеси для всех рассмотренных в работе смесей.

о Создана оригинальная термически неравновесная модель химической кинетики для описания воспламенения кислородно-водородных смесей при возбуждении электронно-колебательных степеней свободы молекулярного кислорода.

о Показано, что совместное возбуждение колебательных и электронных

состояний молекулы Ог резонансным лазерным излучением приводит к значительному ускорению цепных реакций по сравнению с возбуждением только электронных степеней свободы молекулярного кислорода, что позволяет воспламенить водородно-кислородную смесь в сверхзвуковом потоке при достаточно низких температурах газа и малых значениях энергии излучения, подведенной к газу, на небольших расстояниях от зоны воздействия излучения.

Практическая значимость

Созданные термически неравновесные модели могут быть использованы при разработке новых систем лазерного и электроразрядного зажигания горючих смесей и управления процессами горения в авиационных и ракетных двигателях и двигателях внутреннего сгорания, при моделировании процессов, протекающих за сильными ударными волнами, при движении тел с гиперзвуковыми скоростями, входе спускаемых аппаратов в атмосферы различных планет, при поиске путей снижения эмиссии вредных веществ в различных энергоустановках и химических производствах при инициировании энергетически разветвленных цепных реакций и в других отраслях науки и техники.

В результате проведенных теоретических исследований продемонстрирована возможность успешного применения и высокая эффективность метода инициирования горения путем возбуждения внутренних степеней свободы молекул резонансным лазерным излучением. Полученные результаты могут лечь в основу экспериментальных работ, направленных на практическую реализацию данного метода.

Достоверность диссертационной работы обусловлена корректностью и обоснованностью применяемых моделей и сопоставлением полученных результатов с работами других авторов и экспериментальными данными, где это возможно.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

о Детальная термически неравновесная уровневая кинетическая модель для атомно-молекулярной системы 0(3Р) - 0(' D) - С>2(Х3£~) - СЬ(«'Д,,) - О2- О3, включающая процессы V-T релаксации, V-V и V-V обмена, Е-Т релаксации, Е-Е обмена и химические реакции с указанными компонентами.

о Термически неравновесная модовая кинетическая модель для исследования физико-химических процессов при лазерно-индуцированном воспламенении водородно- и углсводородно-воздушных смесей путем возбуждения колебательных степеней свободы реагирующих молекул.

о Анализ физико-химических процессов, протекающих при диссоциации молекулярного кислорода за ударной волной, с использованием двух термически неравновесных кинетических моделей: модели колебательных температур и уровневой модели для химически реагирующего газа.

о Результаты исследования влияния термической неравновесности на процессы воспламенения и горения смесей Н2-О2 и СНд-воздух, инициируемого наклонной ударной волной.

о Термически неравновесная модовая кинетическая модель для исследования физико-химических процессов при лазерно-индуцированном воспламенении водородно-кислородных смесей путем совместного возбуждения колебательных и электронных степеней свободы реагирующих молекул.

о Результаты численного исследования инициирования воспламенения смесей Н2(СН4, С2Н2) - 02(воздух) при возбуждении колебаний молекул Н20 и О3, а также при совместном электронно-колебательном возбуждении молекул 02.

о Сравнительный анализ методов лазерио-индуцированного горения: метода локального нагрева смеси, фотохимического метода, метода лазерной искры и метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы молекул.

Апробация работы

Основные результаты докладывались на 14 российских и международных конференциях: 1) International Symposium on Combustion and Atmospheric Pollution, St. Petersburg, Russia, 8-11 July, 2003, 2) 7th International Conference on Laser Ablation, Crete, Greece, October 5-10, 2003, 3) 17th International Symposium on Air Breathing Engines, Munich, Germany, September 4-9, 2005, 4) Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов "Проблемы создания перспективных авиационных двигателей", Россия, Москва, 27-30 Сентября 2005, 5) 2nd International Symposium on Nonequilibrium Processes, Combustion and Atmospheric Phenomena (NEPCAP), Sochi, Russia, October 3-7, 2005, 6) ICONO/LAT, Minsk, Belarus, 28 May - 1 June, 2007, 7) 3rd International Symposium on Non-Equilibrium Processes, Plasma, Combustion and Atmospheric Phenomena, Sochi, Russia, 25-29 June 2007, 8) IEEE International Conference on Plasma Science, Karlsruhe, Germany, 15-19 June 2008, 9) International workshop "Nonequilibrium Processes in Combustion and Plasma Based Technologies", Minsk, Belarus, August 23-28, 2008, 10) 6th International Seminar on Flame Structure, Brussels, Belgium, September 14-17, 2008, 11) 19th International Symposium on Plasma Chemistry, Bochum, Germany, July 26 - 31, 2009, 12) 22nd International Colloquium on the

Dynamics of Explosions and Reactive Systems. Minsk, Belarus, July 27-31, 2009 13) 4th International Symposium on Non-Equilibrium Processes, Plasma, Combustion, and Atmospheric Phenomena, Sochi, Russia, 5-9 October 2009 14) III Международная научно-техническая конференция "АВИАДВИГАТЕЛИ XXI ВЕКА", 30.11.10-3.12.10, Москва, ЦИАМ

Результаты работы обсуждались на семинаре по аэромеханике под руководством академика РАН Г.Г. Черного в НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова, 2 марта 2011 г.

Публикации и личный вклад автора

Основное содержание и результаты диссертационного исследования изложены в 21 работе [А1-А21] , в том числе в 11 статьях [AI-All] в рекомендованных ВАК журналах. Во всех работах соискателю принадлежит участие в постановке задачи, численном моделировании и анализе результатов. Все положения, выносимые на защиту, получены лично соискателем.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и одного приложения. Работа изложена на 191 листе, содержит 45 рисунков, 10 таблиц и библиографический список из 171 наименования.

Содержание работы

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения.

Первая глава содержит обзор работ, посвященных методам лазерно-индуцированного инициирования горения, влиянию колебательного возбуждения молекул на скорости реакций, а так же анализ возможности эффективного возбуждения колебательных степеней свободы различных молекул лазерным излучением при инициировании горения различных смесей.

Возможность использования лазерного излучения для инициирования горения различных смесей достаточно давно обсуждается в литературе [1]. Потенциальных преимуществ лазерно-индуцированного воспламенения по сравнению с инициированием горения обычным искровым разрядом довольно много: (1) при лазерном инициировании горения не вносится дополнительных возмущений в воспламеняемый объем, (2) есть возможность использования очень коротких часто повторяющихся лазерных импульсов

достаточной энергии, (3) лазерное излучение обладает свойством монохроматичности, что позволяет осуществлять селективное воздействие на компоненты горючей смеси, (4) лазерное излучение возможно сфокусировать для получения высоких плотностей потока энергии в очень небольшой области пространства, однако пока на практике лазер не используется в качестве устройства, инициирующего горение. К настоящему времени только три метода лазерного инициирования горения прошли экспериментальную апробацию. Это лазерно-индуцированный термический нагрев среды, фотодиссоциация или фотоионизация молекул под действием лазерного излучения и, наконец, возникновение в поле мощного лазерного излучения пробоя среды (лазерная искра). Однако, все эти методы обладают существенными недостатками и эффективность их невелика [2].

В то же время, значительное число исследований было посвящено обсуждению влияния колебательного возбуждения молекул на скорости химических реакций. В первой главе приведен анализ результатов данных работ, показывающих, что колебательно-возбужденные молекулы способны вступать в реакцию в 102 - 10 раз быстрее, чем невозбужденные.

Сравнение характерных времен релаксации возбужденных состояний, времени индуцированных переходов и характерных времен реакций инициирования и продолжения цепи при воспламенении смесей Н2 — СЬ(воздух), синтез-газ - 02(воздух) и СНДСзЬ^-ОзСвоздух) путем возбуждения внутренних степеней свободы молекул Н2О, Оз, СО и О: указывает на высокую эффективность метода возбуждения молекул лазерным излучением для интенсификации воспламенения и горения.

В первой главе приводится краткое обоснование целей настоящей работы и формулируется постановка задач необходимых для исследования.

Вторая глава содержит описание термически неравновесных моделей уровневой и модовой кинетики и термически равновесной модели химической кинетики, сравнение результатов расчета параметров газа за ударной волной по уровневой и модовой моделям и сравнение результатов модовой модели и термически равновесной модели при описании горения, инициируемого наклонной ударной волной.

Предложена уровневая модель для описания термически-неравновесных процессов за сильной ударной волной в атомно-молекулярной системе 0(3Р) - ОС1/)) - 02(Л'3Х~) - 02(а1А„) - ОгС^Ер - 03, а так же при лазерно-индуцированном возбуждении колебательных и электронных состояний молекул О2 и при инициировании горения смеси Оз - О2 при возбуждении колебательных степеней свободы молекул озона резонансным лазерным излучением, включающая в себя процессы колебательно-поступательной У-Т релаксации, внутримодового колебательно-колебательно-

го V-V обмена, междумодового колебательно-колебательного V-V обмена, электронно-поступательной Е-Т релаксации, электронно-электронного Е-Е обмена и химические реакции.

Для валидации результатов модели использовались измерения скорости деактивации электронно-колебательных состояний молекулярного кислорода, колебательной и поступательной температур при диссоциации О2 за фронтом ударной волны и пределов самовоспламенения озона. На Рисунке 1 представлено сравнение зависимости константы скорости деактивации колебательно-возбужденных состояний молекулы Cb(A'3S~) в зависимости от колебательного квантового числа с экспериментальными и теоретическими данными.

Большинство приведенных расчетов проведены с учетом только внутримодового V-V обмена и V-T релаксации и не описывают с хорошей точностью экспериментальные данные одновременно для низко-и высоко-лежащих колебательных уровней. Только представленная в данной работе модель позволяет с достаточной точностью описать изменение ку во всем диапазоне значений колебательного квантового числа V.

Разработанная уровневая модель позволяет описать эволюцию заселенности электронно-колебательного состояния О2(¿'I*, Г = 1) которая измерялась в работе [3]. Модельные исследования показывают, что основным процессом ответственным за деактивацию данного состояния молекулярного кислорода является электронно-электронный Е-Е обмен 02{ЬхЦ,У= О + СЫЛ'3!;, V = 0) = V = 1) + 0:(61Z+,F = 0). Только

с учетом данного процесса возможно получить хорошее соответствие результатов расчета и экспериментальных данных.

Кроме того, модель правильно воспроизводит изменения колебательной температуры за фронтом падающей ударной волны, распространяющейся в чистом молекулярном кислороде [4]. На Рисунке 2 дано сравнение результатов расчета поступательной температуры, Г, и колебательной температуры молекул СЬТу, за фронтом ударной волны по уровневой

Рис. I. Константа скорости деактивации колебательно-возбужденных состояний молекулы СЫ-У3!") в зависимости от колебательного квантового числа при Т = 300 К. Точками отмечены экспериментальные данные, кривые соответствуют теоретическим расчетам. Жирная сплошная линия — результаты данной работы

и модовой моделям с экспериментальными данными [4]. Видно, что обе модели дают практически одинаковые результаты.

Рнс. 2. Эволюция поступательной температуры, Т, и колебательной температуры молекул ОгСА'^ХГ), Ту, за фронтом ударной волны при Ро = 2 торр и скорости ударной волны 3.07 км/с. Точки — экспериментальные данные [4], кривые — результаты уровневой (сплошные линии) н модовой (штриховые линии) моделей

-6 -4 -2 О

мкс)

Изменение мольных долей компонентов, поступательной и колебательных температур компонентов за фронтом более сильной ударной волны (по сравнению с условиями эксперимента [4]) с числом Маха Мо = 13 показано на Рисунке 3.

(а). Изменение мольных долей компонен- (б). Изменение поступательной и колеба-тов тельных температур

Рис. 3. Изменение параметров смеси в зависимости от расстояния до фронта ударной волны. Сплошные и пунктирные линии отвечают результатам, полученным с использованием уровневой и модовой .моделей, соответственно, 7о = 300 К, Ро = I кПа, н Мо = 13

Уровневая термически-неравновесная кинетическая модель предсказывает более быструю релаксацию колебаний электронно-возбужденных молекул ОгСо'Д^) и С^(б'Ер за фронтом ударной волны, по сравнению с результатами модовой модели, что приводит к более раннему образованию

атомарного кислорода и молекул озона за фронтом ударной волны. Анализ показывает, что более детальное описание электронно-поступательной релаксации электронно-возбужденных молекул кислорода приводит к указанному выше различию в поведении колебательных температур СЬ^'Л,,) и СЬ (£>'2£), и концентраций атомов 0(3Р), 0('/)) и молекул озона. Тем не менее, обе модели дают приблизительно одинаковые результаты при определении эволюции газодинамических параметров (температуры, давления, плотности газа и скорости) за фронтом ударной волны.

Из полученных результатов следует важный методический вывод о том, что для оценки изменения макроскопических параметров потока за фронтом ударной волны достаточно использовать термически неравновесную модель химической кинетики в модовом приближении, однако для расчета профилей концентраций компонентов на ранних стадиях диссоциации молекул СЬ необходимым является применение уровневой кинетической модели.

Кроме того, разработанная модель уровневой кинетики позволяет с достаточной точностью описать экспериментальные данные по самовоспламенению озона. На Рисунке 4 приведено сравнение кривых самовоспламенения озона в координатах Р-Т, взятых из [5] и полученных с использованием уровневой и модо-вой моделей.

Проведен анализ влияния термической неравновесности на характеристики горения метано-воздушных смесей за ударными волнами. Показано, что использование термически равновесной модели химической кинетики для описания горения, инициируемого наклонной ударной волной, как это делается подавляющим большинством исследователей, может привести к существенному (в 2-3 раза) занижению длины зоны индукции и на 25 - 30% завышению давления в продуктах сгорания по сравнению с термически неравновесной моделью. Обусловлены эти эффекты в основном уменьшением температуры и плотности газа в сверхзвуковом потоке за фронтом ударной волны вследствие перехода энергии из поступательных в колебательные степени свободы реагентов.

Р, кПа

Рис. 4. Кривые самовоспламенения чистого озона. Кривая 1— экспериментальные данные [5], 2 — результаты уровневой модели, 3 — результаты модовой модели

Величина изменения газодинамических параметров в релаксационной зоне ударной волны зависит от состава смеси и заметно увеличивается для смесей с большим содержанием многоатомных молекул, обладающих большой колебательной теплоемкостью. Также показано, что предварительное возбуждение молекулярных колебаний N2 позволяет управлять динамикой изменения газодинамических параметров смеси СН4 - воздух в релаксационной зоне и таким образом воздействовать на процесс воспламенения. Даже умеренное возбуждение молекул N2 (колебательная температура N2 Ту(Щ = 3000 К) позволяет в 10-15 раз сократить длину зоны индукции и обеспечить воспламенение метано-воздушной смеси в сверхзвуковом потоке за фронтом ударной волны на приемлемых расстояниях от фронта (~ 1 м) даже при невысоких температурах газа за фронтом ударной волны (Г - 1500 К), хотя в отсутствие возбуждения необходимая для получения такой же длины зона индукции температура должна быть больше 2000 К.

Третья глава посвящена анализу кинетических механизмов при инициировании воспламенения горючих смесей путем селективного возбуждения колебательных и электронно-колебательных состояний реагирующих молекул резонансным лазерным излучением.

Для исследования воспламенения смесей Н2, С2Н2 и СН4 с кислородом или воздухом использовалась единая термически неравновесная кинетическая модель. При построении термически неравновесных моделей химической кинетики необходимо учесть возможность нарушения термодинамического равновесия между поступательными и колебательными степенями свободы реагирующих молекул. При этом, однако, базовый реакционный механизм остается тем же, что и для термически равновесных моделей. В качестве базового в данной работе был принят механизм [А8]. Для термически неравновесного газа этот механизм должен был дополнен схемой колебательного энергообмена между симметричной, деформационной и антисимметричной модами молекулы Н2О, модами молекул Н2, О2, ОН, N2, N0 и СО, симметричной, деформационной и асимметричной модам молекул N02, НО2 и СО2 и модой СН4 с наименьшей частотой колебаний, а также процессами У-Т релаксации для данных молекул.

Высокая эффективность возбуждения колебательных степеней свободы лазерным излучением реализуется для дипольных трехатомных молекул (Н2О, Оз, N20). Молекулы Н2О весьма интенсивно поглощают излучение НБ, СО и СОт лазеров, и их введение в горючую смесь не ухудшает характеристик горения.

Конкретный анализ был проведен для стехиометрической смеси Н2-О2, содержащей 5 % водяного пара, на которую действует излучение НР-лазера с А./ ~ 2.66 мкм. Излучение с такой длиной волны поглощается в

центре спектральной линии перехода 000(634) —> 001 (633) в молекуле Н2О.

Возбуждение асимметричных колебаний молекулы Н20 излучением с А./ = 2.66 мкм приводит также и к возбуждению симметричных колебании Н20 вследствие очень быстрого внутримолекулярного V-V обмена Н20(001) + М = Н20(100) + М и колебаний молекулы Н2 вследствие межмолекулярного V-V обмена H2(F = 0) + Н20(001) = Н2(К = 1) + Н20(000). В результате возбуждения молекул Н20 и Н2 формируются новые интенсивные каналы образования атомов О, Н и радикалов ОН.

Сокращение времени задержки воспламенения при возбуждении асимметричных колебаний молекулы Н2О лазерным излучением обусловлено как изменением кинетики образования химически активных атомов и радикалов, так и увеличением температуры смеси в результате V-T релаксации энергии колебаний возбужденных молекул Н20. Для сравнения эффективности предлагаемого метода инициирования горения и метода локального нагрева реагирующей смеси лазерным излучением (вся поглощенная газом энергия излучения идет на нагрев среды) на Рисунке 5 представлены зависимости времени индукции Tin от начального давления смеси Н2-02-Н20 для этих двух методов при различных значениях потока энергии лазерного излучения Ej„. Видно, что значения хт при возбуждении молекул Н20 излучением с Л/ = 2.66 мкм при Ет = 5 Дж/см2 могут быть в 5 - 10 раз меньше.

Таким образом, возбуждение асимметричных колебаний молекулы Н20 лазерным излучением приводит к формированию новых интенсивных каналов образования химически активных атомов О, Н и радикалов ОН. Это наряду с присутствием в реагирующей смеси колебательно-возбужденных молекул Н2, образующихся вследствие процесса V-V обмена с молекулами Н20, ведет к интенсификации цепного механизма горения смеси Н2-02 —Н20 и, как следствие, к уменьшению времени индукции и температуры воспламенения. Даже при небольшой энергии излучения,

Рис. 5. Зависимости т,„(Ро) при воздействии на смесь Н2/02/Н20 = 0.633/0.317/0.05 излучения с >./=2.66 мкм, = 5 и 10 Дж/см2 (1,2) в случае возбуждения асимметричных колебаний молекулы Н2О н в случае, когда вся поглощенная энергия идет на нагрев газа (сплошные и штриховые кривые, соответственно)

подведенной к газу £,-,, = 2.7 Дж/см2, температура воспламенения рассматриваемой смеси при низком давлении Pq- 103 Па может быть уменьшена до 300 К. Возбуждение асимметричных или симметричных колебаний молекулы НгО резонансным лазерным излучением с точки зрения инициирования горения в несколько раз (5-10) более эффективно, чем термический нагрев среды лазерным излучением ИК диапазона.

Другой молекулой активной в ИК спектре и способной производить активные радикалы является молекула О3. Возбуждение асимметричных колебаний молекулы Оз легко осуществимо при использовании обычного СО2 лазера с длиной волны ~ 9.7 мкм, представляет интерес определить, при каких интенсивностях воздействующего излучения и при каких параметрах среды возбуждение колебаний молекул Оз приведет к снижению периода индукции и температуры воспламенения, и на сколько такое возбуждение эффективнее чисто теплового воздействия лазерного излучения на среду.

Рассмотрим сначала неподвижную однородную смесь Нг- воздух с небольшой примесью молекул Оз (< 1 %), на которую действует импульс лазерного излучения с длиной волны л./ = 9.714 мкм (линия Р38(0° 10 -» 02°0) С02 лазера) длительностью хр. Частота этого излучения почти резонансна частоте колебательно-вращательного перехода 000(120,14) -> 001(110,[з) в молекуле 03 (длина волны в центре спектральной линии Ът„ = 9.714085 мкм).

На Рисунке 6 показаны рассчитанные зависимости периода индукции и времени диффузии атомов Н из зоны воздействия т^ для стехиометрической смеси Н2 - воздух - Оз от начальной температуры. Введение в смесь Н2 - воздух даже небольшого количества молекул Оз приводит к заметному снижению температуры воспламенения. Воздействие излучения с X/ ~ 9.7 мкм приводит к дополнительному уменьшению периода индукции и температуры

Рис. 6. Зависимости Тд(7о) (штриховая линия) и т;„(7о) для стехиометрической смеси Н2 -воздух - Оз с 70, = 0.1; 0.5 и I % (кривые 1-3) с Ро = 104 Па при воздействии импульса излучения с длительностью хр = 10~5 с при £,„ = 0 и 5 Дж/см" (сплошные и пунктирные линии)

воспламенения.

Сокращение периода индукции при введении в смесь озона обусловлено с одной стороны образованием активных атомов О в результате диссоциации молекул Оз, что ускоряет протекание цепных реакций, а с другой — увеличением температуры газа вследствие горения озона (основная энергия выделяется при этом в реакции О+Оз = О7 + О2), что также интенсифицирует процесс воспламенения. Возбуждение асимметричных колебаний молекул О3 лазерным излучением приводит к ускорению этих процессов. Причем такой подвод энергии к системе намного эффективнее, чем простой нагрев смеси при той же величине подведенной энергии. Это следует из Рисунка 7, на котором отображены зависимости т„, от начального давления стехиометрической смеси Нг —02-1^2 — Оз для этих двух методов воздействия.

Видно, что в достаточно широком диапазоне изменения давления значения тш при возбуждении молекул О3 в 10-Ю3 раз меньше, чем при чисто тепловом воздействии излучения. Только при очень низких и высоких давлениях смеси это отличие становится меньше. При низких значениях Гц это обусловлено малой скоростью индуцированных переходов и невысоким уровнем возбуждения молекул О3. При больших Ра увеличение времени индукции происходит вследствие особенностей кинетики химических процессов в смесях Н2-02(воздух) и связано с образованием при низких значениях Т и высоких Р в реакциях рекомбинации пассивных молекул Н2О2, играющих роль резервуара, куда уходят носители цепного механизма — атомы Н.

Таким образом, возбуждение асимметричных колебаний молекул О3, добавленных в небольшом количестве в смесь Нт- воздух, излучением С02-лазера с длиной волны ~ 9.7 мкм приводит к значительному (в

Рис. 7. Зависимости Тт(Ро) при воздействии на стехиометрическую смесь Н?-воздух -Оз с 701 = 0-5 % (То = 600 К) излучения с к/ ж 9.7 мкм, т;, = 10~5с, £,„ = 0.5; 1; 5 Дж/'см2 (цифры 1-3) в случае возбуждения асимметричных колебаний молекул Оз и в случае, когда вся поглощенная энергия идет на нагрев газа (сплошные и штриховые линии). Штрнхпунктирная линия соответствует зависимости т,„(Ро) при отсутствии излучения

10-100 раз) уменьшению времени индукции и времени горения смеси и снижению температуры воспламенения даже при невысоких значениях вложенной в газ энергии излучения Es = 0.1 -0.5 эВ/молекулу.

Озон являются интенсивным окислителем не только для молекулярного водорода, но и для всех углеводородов и, поэтому представляет интерес определить, как введение молекул Оз и возбуждение их молекулярных колебаний лазерным излучением повлияет на динамику воспламенения угле-водородо-воздушных смесей. Такой анализ был проведен на примере смесей СНд - воздух - Оз и С2Н2 - воздух - О3.

Влияние введения озона в данные смеси на динамику воспламенения и величину т/л иллюстрирует Рисунок 8, где показано изменение температуры для стехиомегрических смесей С2Н2 - воздух и СН4 - воздух, содержащих различное количество озона в случае отсутствия излучения и при его воздействии.

-4-2 0 Ig(<, с)

(а). С2Н2 - воздух - Оз

-4-2 0 lg(/, С)

(б). СН4 - воздух - Оз

Рис. 8. Эволюция температуры газа при воспламенении стехиометрических смесей С?Нз-воздух и СН4-воздух (б) с добавками О (I), 2.5 (2) и 5% (3) Оз при Га = 600К и Рй = 104 Па в случае воздействия излучения с X/ ~ 9.7 мкм, Е,„ = 1 Дж/см2 , тр = 1СГ5 сив случае отсутствия облучения (сплошные и пунктирные кривые соответственно)

Видно, что введение молекул Оз для обеих смесей приводит к заметному сокращению периода индукции, хотя даже при 7о3 = 5 % значения Т/п для смеси СН4 - воздух - Оз достаточно велики. Следует отметить, что при указанных параметрах среды величина времени диффузии активных атомов и радикалов, например, при радиусе лазерного луча Яа = 2 см составляет ~ Ю-1 с, т.е. для смеси С2Н2 - воздух - Оз с уо3 = 0 и для смесей СН4 - воздух - О3 с уо3 = 0, 2.5, и 5 % т/л > тд и воспламенение не реализуется.

Ускорение процесса воспламенения при добавлении озона в угле-водородно-кислородные (воздушные) смеси обусловлено двумя причинами, и обе связаны с особенностями разложения молекул Оз, которое при То > 600 К происходит достаточно интенсивно. Кинетика процессов определяется в этом случае реакциями: Оз + М = О2 + О + М, О + Оз = 2О2 и 0 + 0 + М = СЬ + М. В первой реакции образуются активные атомы О, которые реагируют не только с молекулами О? в процессе второй реакции, которая протекает с выделением энергии, но и с молекулами исходного углеводорода СН4 или С2Н2: СН4 + 0 = СН3 + ОН, С2Н2 + 0 = СН2 + СО, С2Н2 + О = С2НО + Н. В результате уже на начальной стадии в смесях С2Н2(СН4)-02 -О3 образуются новые активные радикалы СН2(СНз), Н(ОН), приводящие к интенсивному развитию цепного процесса. Увеличение температуры газа также ускоряет образование активных атомов О, Н и радикалов ОН в реакциях.

Возбуждение асимметричных колебаний молекулы Оз излучением с длиной волны л/ « 9.7 мкм существенно (в десятки и даже сотни раз) ускоряет эти процессы. Обусловлено это тем, что, во-первых, увеличивается скорость диссоциации возбужденных молекул Оз и образования атомов О, а во-вторых, колебательно-возбужденные молекулы озона сами вступают в реакцию с С2Н2 (или СН4), образуя активные радикалы, являющиеся носителями цепного механизма при воспламенении С2Н2 и СН4.

Из представленных на рис. 8 зависимостей также видно, что возбуждение молекул Оз при одинаковых значениях 11 Ещ приводит к более сильному уменьшению т,„ в смеси С2Нт -воздух, чем в смеси СН4-воздух. Связано это с тем, что время релаксации энергии асимметричных колебаний молекул О3 сильно отличается от времени химических реакций, ответственных за образование радикалов СН3, СН2О, являющихся носителями цепного механизма в метано-кислородных смесях. Таким образом в метано-кислородной смеси образовавшиеся за время импульса активные атомы О быстро рекомбинируют и не успевают вступать в реакцию с СН4, а уровень возбуждения молекул Оз при I > тр недостаточен для интенсивной диссоциации молекул Оз и образования избытка атомов О. В смеси С2Н2 - воздух - Оз ситуация иная.

На Рисунке 9 показаны зависимости периода индукции т,„ и времени диффузии т® от Го при одинаковых значениях Еш и Яи = 1 см для стехио-метрической смеси С2Н2-воздух, содержащей 5% Оз, в случае возбуждения асимметричных колебаний молекулы Оз лазерным излучением и в случае, когда вся поглощенная газом энергия идет на нагрев среды.

Из представленных зависимостей следует, что возбуждение молекул О3 намного эффективнее с точки зрения уменьшения температуры воспла-

Рис. 9. Зависимости т®(7"о) (5) и т;„(7о) для стехиометрнческой смеси С7Н2-воздух, содержащей 5% Оз (Ро = Ю4 Па), при воздействии облучения с )./ « 9.7 мкм и £■/„ = 0.2 (1, Г), 0.5 (2, 2'), 1 Дж/см2 (3, 3'), в случаях когда вся поглощенная энергия излучения идет на нагрев среды (1-3), и когда происходит возбуждение асимметричных колебаний Оз (1'-3'); 4 — зависимость т,„(7о) при £/„ = 0

менения, чем простой нагрев смеси лазерным излучением. С уменьшением Го увеличивается различие в величинах т,-,,, соответствующих рассматриваемым способам воздействия. Объясняется это тем, что при высоких Т вклад колебательной энергии возбужденных молекул в преодоление ак-тивационного барьера в реакциях инициирования цепи, по сравнению с энергией поступательного движения молекул, не столь значителен, как при низких температурах.

Другим важным параметром, влияющим на величину периода индукции, является давление газа. На Рисунке 10 показана зависимости Г;„(Л)) для двух рассматриваемых случаев подвода энергии к газу при одинаковых значениях поглощенной энергии лазерного излучения.

Рис. 10. Зависимость т,„(Ро) для стехиометрнческой смеси С2Н2 - воздух, содержащей 5 % 03 (Г,, = 400 К), при воздействии облучения К/ ~ 9.7 мкм и £¡„ = 0.2 (1, Г), 0.5 (2. 2'), 1 Дж/см: (3, 3') в случаях, когда вся поглощенная энергия излучения идет на нагрев среды (1-3), и когда происходит неравновесное возбуждение асимметричных колебаний О3 (Г-3'), 4 — зависимость *т[Ро) при Ей, = 0

Видно, что в достаточно широком диапазоне давлений значения т,„ при возбуждении молекул Оз лазерным излучением в 10-100 раз меньше, чем

при нагреве среды. Лишь при низких и высоких значениях давления смеси различие становится меньше.

В заключение можно сказать, что добавление молекул Оз в углево-дородо-воздушные смеси приводит к интенсификации процесса воспламенения. Обусловлено это образованием активных атомов О при диссоциации озона и увеличением температуры газа вследствие его разложения. Лазерно-индуцированное возбуждение асимметричных колебаний молекул О3 приводит к дополнительному ускорению цепного механизма, уменьшению периода индукции и температуры воспламенения. Эффективность такого метода инициирования горения углеводородо-воздушных смесей во много (10- 100) раз выше эффективности локального нагрева среды лазерным излучением в той области параметров, где время индуцированных переходов меньше времени релаксации энергии возбужденных молекул О3. Наиболее высокая эффективность рассматриваемого метода управления процессами воспламенения достигается в средах, для которых в отсутствии облучения величина периода индукции сопоставима или не намного превышает время релаксации асимметричных колебаний молекул О3.

Возбуждение как колебательных, так и электронных состояний атомов и молекул приводит к увеличению их реакционной способности. Одновременное возбуждение электронных и колебательных состояний реагирующей молекулы, например, молекулярных колебаний 02 в электронно-возбужденном состоянии я1 А« или й'Х^ может привести к мультипликативному эффекту с точки зрения влияния на процесс горения. Такое возбуждение можно осуществить при облучении смеси излучением с длиной волны /./ = 1.065 мкм, генерируемым N(1: УАв лазером, или излучением с Л/ = 687 нм. Излучение этих длин волн поглощается на электронно-колебательных переходах из основного состояния (А'31~, У = 0) в возбужденное (е", V" = 1), где е" = а1 или й1!^, а V' и V" — колебательные квантовые числа в основном и в возбужденном электронных состояниях.

Для исследования процессов образования активных радикалов и ускорения цепных реакций при совместном возбуждении колебательных и электронных степеней свободы молекулы О2 кинетическая модель с участием возбужденных состояний ОгСо1 А^) и 02(й'1р, развитая в [6], была расширена на случай термически неравновесных химических реакций, когда термодинамическое равновесие между колебательными степенями свободы и вращательно-поступательным резервуаром нарушено. Для описания процессов колебательной релаксации использовалась модель локальных колебательных температур. При этом в схему элементарных процессов [6] дополнительно были включены процессы колебательно-колебательного У-У обмена, а также процессы колебательно-поступательной У-Т релаксации и

процессы электронно-колебательного E-V обмена.

Анализ был проведен на примере инициирования горения в сверхзвуковом потоке. Однородная смесь газов Н2-О2, движущаяся со сверхзвуковой скоростью, на некотором интервале длиной ¡¡, подвергалась воздействию излучения постоянной интенсивности 1, частота которого резонансна частоте электронно-колебательного перехода 02(AeI", V = 0) -» 02(Ь]Ц, V") с V" = 0 либо 1.

Было показано, что одновременное возбуждение колебательных и электронных состояний молекулы О2 резонансным лазерным излучением приводит к более сильному ускорению цепных реакций по сравнению с возбуждением только электронных степеней свободы молекулярного кислорода, что позволяет воспламенить водородно-кислород-ную смесь в сверхзвуковом потоке при очень низких температурах газа (Го = 400 К) на небольших расстояниях от зоны воздействия излучения (Lj„ < 1 м) и малых значениях энергии излучения, подведенной к газу 0.07-0.1 эВ/молекулу От). При возбуждении только электронных степеней свободы молекулы О2V = 0) для получения тех же значений Lj„ необходимо подвести к газу в 5-7 раз больше энергии. Инициирование низкотемпературного горения смеси Н2-О2 путем одновременного возбуждения колебательных и электронных состояний молекулы ОV = 1) излучением с /./ = 687 нм позволяет значительно (до 30 %) увеличить эффективность использования химической энергии системы и получить более высокие значения температуры и давления продуктов сгорания по сравнению с обычным тепловым методом инициирования горения и по сравнению со случаем возбуждения только электронных состояний молекулярного кислорода.

В четвертой главе проведен сравнительный анализ методов инициирования горения лазерным излучением.

В Таблице 1 приведены данные различных экспериментальных и теоретических исследований, посвященных методам лазерно-индуцированно-го воспламенения, в том числе и для метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы молекул, полученные в данной работе и позволившие провести это сравнение. В первом столбце указана исследуемая смесь, ее состав и параметры (если эти параметры не указаны, то смесь — стехиометрическая при нормальных условиях), молекула, ответственная за поглощение излучения, отмечена жирным шрифтом. Также в таблице приведена плотность поглощенной энергии лазерного излучения — Еа и время задержки воспламенения — т,„.

Естественно, что данные величины представлены для различных смесей и условий, в которых реализуется воспламенение. Тем не менее, можно

Таблица 1. Характерные параметры среды и излучения при лазерно-инлуинрованном инициировании горения

Смесь, условия Еа, мДж/см3 т ш, мс Лит.

Локальный нагрев смеси

Н2-02-Н20(5%), 0.01 атм 4.1 200 [А1]

Н2-воздух-03(0.5%), 600 К, 0.6 атм 190 0.12 [АЗ]

Фотодиссоциация молекул реагентов

Н2-02-Ш3(1%) 137 0.5 [7]

Н2-воздух-Ш3(1%) 190 1 [7]

Н2-воздух-03(0.5%), 600 К, 0.5 атм 0.048 100 [8]

Лазерная искра

Н2-воздух 110 — [9]

Возбуждение внутренних степеней свободы молекул

Н2-02-Н20(5%), 0.01 атм 2.55 200 [А1]

н2-воздух-0з(0.5%), 600 К, 0.6 атм 4.9 0.12 [АЗ]

Н2-02, 350 К, 0.1 атм 11 0.26 [А4]

отметить, что метод, основанный на возбуждении колебательных и электронных степеней свободы молекул наиболее энергетически эффективен. Он требует наименьшего вложения энергии в исходную смесь для обеспечения воспламенения. Однако необходимо отметить, что с точки зрения величины подведенной энергии данный метод проигрывает остальным методам, ввиду невысоких значений коэффициентов поглощения при возбуждении колебательных, либо электронных степеней свободы молекул. Этот недостаток может быть преодолен при использовании оптической схемы, позволяющей осуществлять многократное сканирование лазерным лучом по приблизительно одной и той же области пространства.

Сравнение продемонстрировало несомненное преимущество фотохимического метода, метода лазерной искры и метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы перед методом термического нагрева смеси. Среди оставшихся трех методов определенными преимуществами обладают методы лазерного инициирования горения путем фотодиссоциации или возбуждения внутренних степеней свободы реагирующих молекул. Данные методы наиболее энергетически выгодны, позволяют осуществлять инициирование горения смеси как в импульсном, так и в непрерывном режиме, в отличие от метода лазерной искры, а также позволяют не только инициировать горение, но и управлять им. Основным

достоинством метода лазерной искры является то, что он позволяет использовать для инициирования горения любой лазер достаточной мощности вне зависимости от длины волны генерируемого излучения, однако он энергетически наименее эффективен. Сравнение метода фотохимического инициирования горения и метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы молекул, показывает, что в широком диапазоне начальных параметров колебательное либо электронное возбуждение реагирующих молекул позволяет получить меньшие значения времени задержки воспламенения и температуры воспламенения при той же величине вложенной в газ энергии, однако в некотором диапазоне параметров, например при воспламенении водородно-воздушных смесей особенно в области повышенных температур и низких давлений, фотодиссоциация молекул лазерным излучением более энергетически выгодна.

В Заключении приведены основные результаты работы.

1. Разработана детальная термически неравновесная уровневая кинетическая модель для атомно-молекулярной системы 0(3Р) - O('D) - 02(Х31~) - 02Ía] A,r) - ChO^Xg) - O3, включающая процессы V-T релаксации, V-V и V-V обмена, E-T релаксации, E-E обмена и химические реакции с указанными компонентами. Произведено сравнение результатов, получаемых с использованием данной модели, с данными различных экспериментальных и теоретических работ. Показано, что разработанная модель позволяет правильно описать эксперименты по релаксации электронно-колебательных состояний молекулярного кислорода, диссоциации СЬ за фронтом ударной волны и самовоспламенению озона.

2. Для исследования физико-химических процессов при горении водо-родно- и углеводородно-воздушных смесей за ударной волной и при инициировании горения путем возбуждения внутренних степеней свободы реагирующих молекул была создана термически неравновесная модовая кинетическая модель.

3. С использованием модовой и уровневой моделей для химически реагирующего газа проведен детальный анализ диссоциации молекулярного кислорода за ударной волной. Показано, что для правильного описания поведения концентраций компонентов за фронтом сильной ударной волны необходимо использовать уровневую модель, учитывающую возбуждение и релаксацию колебаний молекул О2 не только в основном электронном состоянии, но и в возбужденных электронных состояниях ах Ag и Ь1Щ. Однако для правильного предсказания эволюции макроскопических параметров при рассматриваемых условиях, достаточно использовать значительно более простую модовую модель.

4. Показано, что использование термически равновесных моделей хими-

ческой кинетики для описания горения различных смесей, инициируемого наклонной ударной волной, может привести к существенному (в 2 - 3 раза) занижению длины зоны индукции и на 25-30% завышению давления в продуктах сгорания по сравнению с термически неравновесной моделью. Обусловлены эти эффекты в основном уменьшением температуры и плотности газа в сверхзвуковом потоке за фронтом ударной волны вследствие перехода энергии из поступательных в колебательные степени свободы реагентов.

5. Показано, что предварительное возбуждение колебаний молекул N3 перед фронтом ударной волны позволяет существенно (в 10-15 раз) сократить длину зоны индукции за фронтом ударной волны в метано-воздушной смеси.

6. Проведен анализ кинетических механизмов при инициировании горения смесей Н2-02(воздух), СН4 - 02(воздух) и С2Н2 - 02(воздух) путем возбуждения колебательных степеней свободы молекул воды или озона лазерным излучением. Показано, что возбуждение колебаний молекул Н2О и Оз позволяет существенно снизить температуру воспламенения и время индукции (либо длину зоны индукции) данных смесей в достаточно широком диапазоне начальных условий. Эффективность такого метода инициирования горения во много (10-50) раз выше эффективности локального нагрева среды лазерным излучением в той области параметров, где время индуцированных переходов меньше времени релаксации энергии возбужденных молекул.

7. Проведен анализ кинетики цепных реакций в смеси Н2-О2 при одновременном возбуждении электронных и колебательных степеней свободы молекул Ог резонансным лазерным излучением. Показано, что такое возбуждение приводит к значительному ускорению воспламенения смеси Н2 - 02 в сверхзвуковом потоке по сравнению с возбуждением только электронных степеней свободы молекулярного кислорода.

8. На основе полученных в работе данных для метода лазерно-индуциро-ванного инициирования горения путем возбуждения внутренних степеней свободы реагирующих молекул и имеющихся литературных данных для методов, основанных на термическом нагреве, фотодиссоциации исходных реагентов лазерным излучением, и метода лазерной искры был проведен сравнительный анализ эффективности данных способов лазерного инициирования горения, продемонстрировавший существенные преимущества метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы, перед остальными методами.

Список публикаций по теме диссертации

[Al] А. М. Старик, Н. С. Титова, Б. И. Луховицкий. Кинетика низкотемпературного инициирования горения смесей Н2+О2+Н2О при возбуждении молекулярных колебаний Н2О лазерным излучением // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74, № 1. - С. 77-83.

[А2] Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. Об инициировании горения смесей О2/О3 при возбуждении асимметричных колебаний озона лазерным излучением И Кинетика и катализ, — 2004.— Т. 45, № 6.— С. 897-903.

[A3] Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. О возможности интенсификации цепных процессов в горючих смесях при возбуждении молекулярных колебаний реагентов лазерным излучением // Физика горения и взрыва. - 2005. - Т. 41, № 4. - С. 29-38.

[А4] А. М. Старик, Б. И. Луховицкий. О механизмах интенсификации горения при одновременном возбуждении колебательных и электронных состояний реагирующих молекул // Доклады Акаделти наук. — 2005. — Т. 402, №3,-С. 333-338.

[А5] Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. Об инициировании горения в сверхзвуковом потоке водородовоздушной смеси излучением ССЪ-лазера // Механика жидкости и газа. — 2005. — № 2. — С. 157-167.

[А6] А. М. Старик, Б. И. Луховицкий. О механизмах инициирования горения смеси Н2/О3/О2 в сверхзвуковом потоке при воздействии ИК - лазерного излучения // Кинетика и катализ. — 2006. — Т. 47, № 3. — С. 339-346.

[А7] А. М. Старик, Б. И. Луховицкий, В. В. Наумов, Н. С. Титова. О механизмах интенсификации горения при возбуждении молекул О2 электрическим разрядом // Журнал технической физики. — 2007. — Т. 77, № 10. — С. 34-42.

[А8] А. М. Старик, Б. И. Луховицкий, Н. С. Титова. О механизмах инициирования горения в смесях СН^СгНгУОз при возбуждении молекул Оз лазерным излучением // Кинетика и катализ. — 2007.— Т. 48, № 3.— С. 368-387.

[А9] А. М. Старик, Б. И. Луховицкий, Н. С. Титова. Об инициировании горения смеси СН4-О2 в сверхзвуковом потоке при возбуждении молекул 0-> электрическим разрядом // Физика горения и взрыва. — 2008. — Т. 44, № 3. — С. 3-16.

[А10] Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. Термически неравновесные процессы при воспламенении углеводородно-воздушных смесей за ударными волнами // Химическая физика. — 2008. — Т. 27, № 9. — С. 66-76.

[All] В. 1. Loukhovitski, А. М. Starik. Modeling of vibration-electronic-chemistry coupling in the atomic-molecular oxygen system // Chemical Physics.— 2009,-Vol. 360.-P. 18-26.

[А12] А. М. Starik, N. S. Titova, В. I. Loukhovitski. Control of combustion and detonation by means of resonance laser radiation. Analysis and potentialities // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SP1E) Conference Series / Ed. by C. Cavailler, G. P. Haddleton. M. Hugenschmidt. - Vol. 4948. -2003.-P. 411-417.

[A 13] A. M. Starik, N. S. Titova, В. I. Loukhovitski. Novel approach to control the combustion processes by laser induced excitation of target molecules // Combustion and Pollution: Environmental Impact/Ed. by G. D. Roy, S. M. Frolov, A. M. Starik. - M.: Torus press, 2003,- P. 46-50.

[A14] A. M. Starik, В. I. Loukhovitski, N. S. Titiva. Laser-induced generation of singlet oxygen as an efficient approach to control the supersonic combustion // Application of Detonation for Propulsion. — M.: Torus press, 2004. — P. 151-158.

[A 15] A. M. Starik, N. S. Titiva, В. I. Loukhovitski. Novel approach to enhance chain reactions in combustible mixtures by resonance laser radiation // Combustion and Pollution: Environmental Impact / Ed. by G. D. Roy, S. M. Frolov, A. M.Starik. - M.: Torus press, 2005. - P. 31-50.

[A16] A. M. Starik, N. S. Titova, В. 1. Loukhovitski. Laser-induced excitation of target molecules as an efficient approach to control the combustion and technological chemical processes // International Conference on Lasers, Applications, and Technologies 2005: Hiuh-Power Lasers and Applications / Ed. by W. L. Bohn, V. S. Golubev, A. A. Ionon, V. Y. Panchenko. - Vol. 6053. - 2005. - P. 1-12.

[A 17] A. M. Starik, В. I. Lukhovitsky, N. S. Titova. Initiation of combustion by lascr-induced cxcitation of molecular vibrations of rcactants 11 Journal of Russian Laser Research.-2006,-Vol. 27, no. 6.-P. 533-551.

[A18] A. M. Starik, В. I. Loukhovitski, A. P. Chermikho, V. V. Naumov. Initiation of Combustion ofH2(CH4)-02 Mixture with Excitation of 02 Molecules by Electric Discharge // Nonequilibrium Phenomena / Ed. by G. D. Roy, A. M. Starik, S. M. Frolov. - M.: Torus press, 2009. - P. 438-444.

[A 19] A. M. Starik, В. I. Loukhovitski, N. S. Titova et al. Intensification of shock-induced combustion by electrical discharge-excited oxygen molecules // 22nd International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems ICDERS (CD). - 2009.

[A20] A. M. Старик, Б. И. Луховицкий. Перспективы использования лазерного излучения для управления процессами воспламенения и горения // Неравновесные физико-химические процессы в газовых потоках и новые принципы организации горения / Под ред. А. М. Старика. — М.: Torus Press, 2011.

[А21] А. М. Starik, В. I. Loukhovitski, A. S. Sharipov, N. S. Titova. Intensification of shock-induced combustion by electric-discharge-excited oxygen molecules: numerical study // Combustion Theory and Modelling.— 2010.— Vol. 14, no. 5.-P. 653-679.

Цитированная литература

[1] P. D. Ronnev. Laser versus conventional ignition of flames // Optical Engineering. - 1994.' - Vol. 33, no. 2. - P. 510-521.

[2] Т. X. Phuoc, F. P. White. Laser-induced spark ignition of CFLt/air mixtures // Combustion and Flame.- 1999,- Vol. 119, no. 3,- P. 203-216.

[3] D. A. Pejakovic, E. R. Wouters, К. E. Phillips et al. Collisional removal of СЬ (/'1 , V = 1) by От at thermospheric temperatures // Journal of Geophysical Research. - 2005. - Vol. 110. - P. A03308.

[4] L. B. Ihraguimova, N. G. Bykova, 1. E. Zabelinskii et al. Determination of the vibrational temperature of molecular oxygen behind the shock wave front using absorption characteristics in a Schumann-Runge system // West-East High Speed Flow Field Conference, Moscow. — 2007. — P. 1 -9.

[5] В. В. Лунин, M. П. Попович, С. H. Ткаченко. Физическая химия озона. — М.: Изд-во МГУ, 1998. - С. 480.

[6] А. М. Старик, Н. С. Титова. О кинетических механизмах инициирования горения водородно-кислородных смесей при возбуждении электронных степеней свободы молекулярного кислорода лазерным излучением // Журнал технической физики. — 2003. — Т. 73, № 3. — С. 334-343.

[7] М. S. Chou, Т. J. Zukowski. Ignition of H2/02/NH3, H2/Air/NH3 and CH4/02/NH3 mixtures by excimer-laser photolysis ofNHj // Combustion and Flame. — 1991. — Vol. 87, no. 2.-P. 191-202.

[8] A. M. Старик, П. С. Кулешов, Н. С. Титова. Кинетика инициирования горения водородо-воздушной смеси с примесью озона лазерным излучением ультрафиолетового диапазона // Журнал технической физики. — 2008. — Т. 78, №2.-С. 95-102.

[9] J. A. Syage, Е. W. Foamier, R. Rianda, R. В. Cohen. Dynamics of flame propagation using laser-induced spark initiation: ignition energy measurements // Journal of Applied Physics.- 1988,- Vol. 64, no. 3,- P. 1499-1507.

ЛУХОВИЦКИЙ БОРИС ИОСИФОВИЧ

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И ГОРЕНИЕ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ МОЛЕКУЛ РЕЗОНАНСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

У сл.пл. - 1.5 Заказ №04042 Тираж: ЮОэкз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023. Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Луховицкий, Борис Иосифович

Основные обозначения и сокращения

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Методы лазерно-индуцированного инициирования воспламенения

1.1.1. Локальный нагрев реагирующей смеси лазерным излучением

1.1.2. Фотодиссоциация молекул лазерным излучением

1.1.3. Лазерная искра.

1.2. Возбуждение внутренних степеней свободы молекул лазерным излучением

1.3. Термически неравновесные модели химической кинетики . 35 1.3.1. Уровневые модели.

Глава 2. Модели уровневой и модовой кинетики в химически реагирующем газе.

2.1. Модель уровневой кинетики.

2.1.1. Основные уравнения.

2.1.2. Сравнение результатов модели уровневой кинетики с экспериментальными данными.

2.2. Модовая модель.

2.3. Процессы за ударной волной

2.3.1. Основные уравнения и граничные условия.

2.3.2. Сравнение результатов уровневой и модовой моделей

2.3.3. Термически неравновесные процессы при воспламенении и горении водородных и углеводородных топ-лив за ударной волной

Глава 3. Инициирование воспламенения при возбуждении внутренних степеней свободы реагирующих молекул резонансным лазерным излучением.

3.1. Модель и основные допущения.

3.2. Инициирование воспламенения смесей Н2-О2-Н2О при возбуждении асимметричной моды молекулы Н2О.

3.3. Инициирование воспламенения смесей Н2-воздух-Оз при возбуждении асимметричной моды молекулы Оз.

3.4. Инициирование воспламенения смесей ЪЬ-воздух-Оз в сверхзвуковом потоке при возбуждении асимметричной моды молекулы Оз.

3.5. Инициирование горения в смесях СН4(С2Н2)-воздух-Оз при возбуждении асимметричных колебаний молекулы Оз.

3.6. Интенсификация горения при одновременном возбуждении колебательных и электронных состояний молекулы СЪ.

Глава 4. Сравнение эффективности методов лазерно-индуцирован-ного воспламенения.

Введение диссертация по механике, на тему "Воспламенение и горение газовых смесей при возбуждении молекул резонансным лазерным излучением"

Актуальность темы

Цель диссертационной работы

Научная новизна состоит в следующем: о Разработаны новые термически неравновесные физико-химические модели для кислородной атомно-молекулярной системы с учетом возбужденных как колебательных, так и электронных состояний молекул в приближении уровневой и модовой кинетики. о Проведено исследование неравновесных процессов в диссоциирующем молекулярном кислороде за фронтом сильной ударной волны, выполнено сравнение результатов модовой и уровневой моделей при различных параметрах ударной волны и выявлены диапазоны применимости модовой модели для описания процессов в релаксационной зоне ударной волны. Изучены закономерности формирования неравновесной функции распределения молекул О2 по колебательным уровням как в основном, так и в возбужденных электронных состояниях. о Разработаны новые термически неравновесные модели физико-химической кинетики на базе модового приближения для описания воспламенения и горения смесей Н2 — СЬ (воздух), СН4 - воздух, С2Н2 - воздух инициированного лазерным излучением при возбуждении колебательных степеней свободы реагирующих молекул. о С использованием данных моделей проведено исследование кинетики протекания цепных реакций при инициировании горения смеси Н2 — О2 — Н2О в случае возбуждения асимметричных колебаний молекулы Н2О лазерным излучением с длиной волны X/ = 2.7 мкм, генерируемым НР-лазером, а также при инициировании горения смесей Н2 — воздух — Оз, СЕЦ - воздух - Оз и С2Н2 - воздух - Оз при возбуждении асимметричных колебаний молекул Оз в замкнутом объеме либо в сверхзвуковом потоке излучением СОг-лазера с X/ = 9.7 мкм. о Для перечисленных смесей найдены диапазоны наибольшей эффективности рассматриваемого метода инициирования воспламенения по сравнению с методом термического нагрева смеси. Показано, что в широком диапазоне параметров предложенный метод намного (в десятки раз) более эффективен с точки зрения сокращения задержки воспламенения или длины зоны индукции, а также уменьшения температуры воспламенения смеси для всех рассмотренных в работе смесей. о Создана оригинальная термически неравновесная модель химической кинетики для описания воспламенения кислородно-водородных смесей при возбуждении электронно-колебательных степеней свободы молекулярного кислорода. о Показано, что совместное возбуждение колебательных и электронных состояний молекулы О? резонансным лазерным излучением приводит к значительному ускорению цепных реакций по сравнению с возбуждением только электронных степеней свободы молекулярного кислорода, что позволяет воспламенить водородно-кислородную смесь в сверхзвуковом потоке при достаточно низких температурах газа на небольших расстояниях от зоны воздействия излучения и малых значениях энергии излучения, подведенной к газу.

Практическая значимость

Достоверность ,диссертационной работы обусловлена корректностью и обоснованностью применяемых моделей и сопоставлением полученных результатов с работами других авторов и экспериментальными данными, где это возможно.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения: о Детальная термически неравновесная уровневая кинетическая модель для атомно-молекулярной системы О(3Р) - 0(1/)) - СЬ(Х3Е~) - СЬО^Л^) -О- Оз, включающая процессы У-Т релаксации, У-У и У-У обмена, Е-Т релаксации, Е—Е обмена и химические реакции с указанными компонентами. о Термически неравновесная модовая кинетическая модель для исследования физико-химических процессов при лазерно-индуцированном воспламенении водородно- и углеводородно-воздушных смесей путем возбуждения колебательных степеней свободы реагирующих молекул. о Анализ физико-химических процессов, протекающих при диссоциации молекулярного кислорода за ударной волной, с использованием двух термически неравновесных кинетических моделей: модели колебательных температур и уровневой модели для химически реагирующего газа. о Результаты исследования влияния термической неравновесности на процессы воспламенения и горения смесей Н2 — СЪ и СН4 — воздух, инициируемого наклонной ударной волной. о Термически неравновесная модовая кинетическая модель для исследования физико-химических процессов при лазерно-индуцированном воспламенении водородно-кислородных смесей путем совместного возбуждения колебательных и электронных степеней свободы реагирующих молекул. о Результаты численного исследования инициирования воспламенения смесей Н2(СН4,С2Н2) - СЬ(воздух) при возбуждении колебаний молекул Н2О и Оз, а также при совместном электронно-колебательном возбуждении молекул СЬ. о Сравнительный анализ методов лазерно-индуцированного горения: метода локального нагрева смеси, фотохимического метода, метода лазерной искры и метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы молекул.

Апробация работы

Основные результаты докладывались на 14 российских и международных конференциях: 1) International Symposium on Combustion and Atmospheric Pollution, St. Petersburg, Russia, 8-11 July, 2003,, 2) 7th International Conference on Laser Ablation, Crete, Greece, October 5-10, 2003, 3) 17th International: Symposium on; Air Breathing Engines, Munich, Germany, September 4-9, 2005, 4) Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов- "Проблемы создания перспективных авиационных двигателей'', Россия, Москва, 27-30 Сентября 2005, 5) 2nd International Symposium on Nonequilibrium Processes, Combustion and Atmospheric Phenomena (NEPCAP), Sochi, Russia, October 3-7, 2005, 6) ICONO/LAT, Minsk, Belarus, 28 May -1 June, 2007, 7) 3rd International Symposium on Non-Equilibrium Processes, Plasma, Combustion and Atmospheric Phenomena, Sochi, Russia, 25-29 June

2007, 8) IEEE International Conference on Plasma Science, Karlsruhe, Germany, 15-19 June 2008, 9) International workshop "Nonequilibrium Processes in Combustion and Plasma Based Technologies", Minsk, Belarus, August 23-28,

2008, 10) 6th International Seminar on Flame Structure, Brussels, Belgium, September 14-17, 2008, 11) 19th Internätional Symposium on Plasma Chemistry, Bochum, Germany,. July 26 - 31, 2009, 12) 22nd International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems, Minsk, Belarus, July 27-31, 2009 13) 4th Internationa! Symposium on Non-Equilibrium Processes, Plasma, Combustion, and Atmospheric Phenomena, Sochi; Russia, 5-9 October 2009 14) III, Международная научно-техническая конференция "АВИАДВИГАТЕЛИ XXI ВЕКА", 30.11.10-3.12.10, Москва, ЦИАМ

Результаты работы обсуждались на семинаре по аэромеханикё под руководством академика РАН Г.Г. Черного в НИИ механики МГУ им. M.Bv Ломоносова, 2 марта 2011 г.

Публикации и личный вклад автора

Основное содержание и результаты диссертационного исследования изложены в 21 работе [2-22], в том числе в 11 статьях [2-12] в рекомендованных ВАК журналах. Во всех работах соискателю принадлежит участие в постановке задачи, численном моделировании и анализе результатов. Все положения, выносимые на защиту, получены лично соискателем.

Структура и объем диссертации

Заключение диссертации по теме "Механика жидкости, газа и плазмы"

Заключение

Разработана детальная термически неравновесная уровне-вая кинетическая модель для атомно-молекулярной системы О^РЬОС^ЬОгС^^^Оз^^^-ОгС^^р-Оз, включающая процессы V—T релаксации, V-V и V—V' обмена, Е-Т релаксации, Е-Е обмена и химические реакции с указанными компонентами. Сравнение результатов, получаемых с использованием данной модели, с экспериментальными данными [74, 79-95] показывает, что разработанная модель позволяет правильно описать эксперименты по релаксации электронно-колебательных состояний молекулярного кислорода, диссоциации О2 за фронтом ударной волны и самовоспламенению озона.

Для исследования физико-химических процессов при горении водо-родно- и углеводородно-воздушных смесей за ударной волной и при инициировании горения путем возбуждения внутренних степеней свободы реагирующих молекул была создана термически неравновесная модовая кинетическая модель.

С использованием модовой и уровневой моделей для химически реагирующего газа был проведен детальный анализ диссоциации молекулярного кислорода за ударной волной. Оказалось, что для того чтобы правильно описывать поведение концентраций компонентов за фронтом сильной ударной волны, необходимым является использование уровневой модели, учитывающей возбуждение и релаксацию колебаний молекул О2 не только в основном электронном состоянии, но и в возбужденных электронных состояниях а1 Ag и blhg. Однако для правильного предсказания эволюции макроскопических параметров при рассматриваемых условиях, достаточно использовать значительно более простую модовую модель.

Сравнение результатов термически неравновесной модовой модели и термически равновесной модели, в которой предполагается, что колебательные степени свободы находятся в равновесии с поступательными, показало, что использование термически равновесных моделей химической кинетики для описания горения метано-воздушных Осмесей, инициируемого наклонной ударной волной, может привести к существенному (в 2 - 3 раза) занижению длины зоны индукции и на 25-30% завышению давления в продуктах сгорания по сравнению с термически неравновесной моделью. Обусловлены эти эффекты в основном уменьшением температуры и плотности газа в сверхзвуковом потоке за фронтом ударной волны вследствие перехода энергии из поступательных в колебательные степени свободы реагентов. Величина изменения газодинамических параметров в релаксационной зоне ударной волны зависит от состава смеси и заметно увеличивается для смесей с большим содержанием многоатомных молекул, обладающих большой колебательной теплоемкостью.

Показано, что предварительное возбуждение колебаний молекул N2 перед фронтом ударной волны позволяет существенно (в 10-15 раз) сократить длину зоны индукции за фронтом ударной волны в метано-воздушной смеси.

Проведен анализ кинетических механизмов при инициировании горения смесей Нг — О2(воздух), СН4 - 02(воздух) и С2Н2 - 02(воздух) путем возбуждения колебательных степеней свободы молекул воды или озона лазерным излучением, либо при совместном электронно-колебательном возбуждении молекулярного кислорода. Показано, что возбуждение колебаний молекул Н2О и Оз при их добавлении, как в относительно легко-воспламеняемые водородно-воздушные смеси, так и в тяжело-воспламеняемые углеводородно-воздушные смеси позволяет существенно снизить температуру воспламенения и время индукции (либо длину зоны индукции) данных смесей в достаточно широком диапазоне начальных условий. Эффективность такого метода инициирования горения во много (10-50) раз выше эффективности локального нагрева среды лазерным излучением в той области параметров, где время индуцированных переходов меньше времени релаксации энергии возбужденных молекул. Наиболее высокая эффективность рассматриваемого метода достигается в средах, для которых в отсутствии облучения величина периода индукции сопоставима или не намного превышает время релаксации возбужденных молекул. Одновременное возбуждение колебательных и электронных состояний молекулы О2 резонансным лазерным излучением приводит к значительному ускорению цепных реакций по сравнению с возбуждением только электронных степеней свободы молекулярного кислорода.

На основе полученных в работе данных для метода лазерно-индуци-рованного инициирования горения путем возбуждения внутренних степеней свободы реагирующих молекул и имеющихся литературных данных для методов, основанных на термическом нагреве, фотодиссоциации исходных реагентов лазерным излучением, и метода лазерной искры был проведен сравнительный анализ эффективности данных способов лазерно-индуцированно-го инициирования горения, демонстрирующий несомненное преимущество фотохимического метода, метода лазерной искры и метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы, перед методом термического нагрева смеси. Показано, что среди оставшихся трех методов определенными преимуществами обладают методы лазерно-индуцированного инициирования воспламенения путем фотодиссоциации или возбуждения внутренних степеней свободы реагирующих молекул. Данные методы наиболее энергетически выгодны, позволяют осуществлять инициирование горения смеси как в импульсном, так и в непрерывном режиме, в отличие от метода лазерной искры, а также позволяют не только инициировать горение, но и управлять им. Сравнение метода фотохимического инициирования горения и метода, основанного на возбуждении внутренних степеней свободы молекул, показывает, что в широком диапазоне начальных параметров колебательное либо электронное возбуждение реагирующих молекул позволяет получить меньшие значения времени задержки воспламенения и температуры воспламенения при той же величине вложенной в газ энергии.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата физико-математических наук, Луховицкий, Борис Иосифович, Москва

1. Р. D. Ronney. Laser versus conventional ignition of flames // Optical Engineering.- 1994.- Vol. 33, no. 2.- P. 510-521.

2. A. M. Старик, H. С. Титова, Б. И. Луховицкий. Кинетика низкотемпературного инициирования горения смесей Н2+О2+Н2О при возбуждении молекулярных колебаний Н2О лазерным излучением // Журнал технической физики. — 2004. — Т. 74, № 1. С. 77-83.

3. Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. Об инициировании горения смесей О2/О3 при возбуждении асимметричных колебаний озона лазерным излучением // Кинетика и катализ. — 2004. — Т. 45, № 6. — С. 897-903.

4. Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. О возможности интенсификации цепных процессов в горючих смесях при возбуждении молекулярных колебаний реагентов лазерным излучением // Физика горения и взрыва. — 2005.— Т. 41, № 4. — С. 29-38.

5. А. М. Старик, Б. И. Луховицкий. О механизмах интенсификации горения при одновременном возбуждении колебательных и электронных состояний реагирующих молекул // Доклады Академии наук. — 2005. — Т. 402, №3.- С. 333-338.

6. Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. Об инициировании горения в сверхзвуковом потоке водородовоздушной смеси излучением С02-лазера //Механика жидкости и газа. — 2005. — № 2. — С. 157—167.

7. А. М. Старик, Б. И. Луховицкий. О механизмах инициирования горения смеси Н2/О3/О2 в сверхзвуковом потоке при воздействии ИК -лазерного излучения // Кинетика и катализ. — 2006.— Т. 47, № 3.— С. 339-346.

8. А. М. Старик, Б. И. Луховицкий, В. В. Наумов, Н. С. Титова. О механизмах интенсификации горения при возбуждении молекул О2 электрическим разрядом // Журнал технической физики. — 2007. — Т. 77, №10.-С. 34-42.

9. А. М. Старик, Б. И. Луховицкий, Н. С. Титова. О механизмах инициирования горения в смесях СН^СгНгУОз при возбуждении молекул Оз лазерным излучением // Кинетика и катализ. — 2007.— Т. 48, № 3.— С. 368-387.

10. А. М. Старик, Б. И. Луховицкий, Н. С. Титова. Об инициировании горения смеси СН4-О2 в сверхзвуковом потоке при возбуждении молекул О2 электрическим разрядом // Физика горения и взрыва. — 2008. — Т. 44, № 3. — С. 3-16.

11. Б. И. Луховицкий, А. М. Старик, Н. С. Титова. Термически неравновесные процессы при воспламенении углеводородно-воздушных смесей за ударными волнами // Химическая физика. — 2008. — Т. 27, № 9. — С. 66-76.

12. В. I. Loukhovitski, А. М. Starik. Modeling of vibration-electronic-chemistry coupling in the atomic-molecular oxygen system H Chemical Physics.— 2009. Vol. 360. - P. 18-26.

13. A. M. Starik, В. I. Loukhovitski, N. S. Titiva. Laser-induced generation of singlet oxygen as an efficient approach to control the supersonic combustion // Application of Detonation for Propulsion. — M.: Torus press, 2004. —1. P. 151-158.

14. A. M. Starik, В. I. Lukhovits/су, N. S. Titova. Initiation of combustion by laser-induced excitation of molecular vibrations of reactants // Journal of Russian Laser Research. — 2006. — Vol. 27, no. 6. — P. 533—551.

15. A. M. Starik, B. L. Loukhovitski, N. S. Titova et al. Intensification of shock-induced combustion by electrical discharge-excited oxygen molecules // 22nd International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems ICDERS (CD). 2009.

16. А. М. Starik, В. I. Loukhovitski, A. S. Sharipov, N. S. Titova. Intensification of shock-induced combustion by electric-discharge-excited oxygenmolecules: numerical study // Combustion Theory and Modelling. — 2010. — Vol. 14, no. 5.-P. 653-679.

17. W. M. Trott. C02-laser induced deflagration of fuel/oxygen mixtures // Journal of Applied Physics.— 1983. —Vol. 54, no. l.-P. 118-130.

18. M. A. Tanoff, M. D. Smooke, R. E. Teets, J. A. Seel. Computational and experimental studies of laser-induced thermal ignition in premixed ethylene-oxidizer mixtures // Combustion and Flame. — 1995. — Vol. 103. — P. 253-280.

19. B. Raffel, J. Warnatz, J. Wolfrum. Experimental study of laser-induced thermal ignition in О2/О3 mixtures // Applied Physics В. — 1985,— Vol. 37.— P. 189-195.

20. M. Lavid, Y. Nachshon, S. K. Gulati, J. G. Stevense. Photochemical ignition of premixed hydrogen/oxygen mixtures with ArF laser // Combustion Science and Technology. — 1994. — Vol. 96. P. 231-245.

21. M. S. Chou, T. J. Zukowsld. Ignition of H2/02/NH3, H2/Air/NH3 and CH4/O2/NH3 mixtures by excimer-laser photolysis of NH3 // Combustion and Flame. — 1991. — Vol. 87, no. 2.-P. 191-202.

22. В. E. Forch, A. W. Miziolek. Laser-based ignition of H2/O2 and D2/O2 premixed gases through resonant multiphoton excitation of H and D atoms near 243 nm // Combustion and Flame. 1991. - Vol. 85, no. 1/2. — P. 254-262.

23. A. M. Старик, П. С. Кулешов, Н. С. Титова. Кинетика инициирования горения водородо-воздушной смеси с примесью озона лазерным излучением ультрафиолетового диапазона // Журнал технической физики. — 2008. Т. 78, № 2. - С. 95-102.

24. Т. X. Phuoc, F. P. White. Laser-induced spark ignition of CBVair mixtures // Combustion and Flame. — 1999. — Vol. 119, no. 3. — P. 203-216.

25. J. X. Ma, D. R. Alexander, D. E. Poulain. Laser spark ignition and combustion characteristics of methane-air mixtures // Combustion and Flame. — 1998.- Vol. 112.- P. 492-506.

26. J. A. Syage, E. W. Fournier, R. Rianda, R. B. Cohen. Dynamics of flame propagation using laser-induced spark initiation: ignition energy measurements // Journal of Applied Physics.— 1988.— Vol. 64, no. 3.— P. 1499-1507.

27. Т. X. Phuoc. Single-point versus multi-point laser ignition: experimental measurements of combustion times and pressures // Combustion and Flame. 2000. - Vol. 122. - P. 508-510.

28. M. H. Morsy, Y. S. Ко, S. H. Chung. Laser-induced ignition using a conical cavity ic CIL^-air mixtures I I Combustion and Flame.— 1999.— Vol. 119, no. 4.-P. 473-482.

29. A. M. Starik, P. S. Kuleshov, N. S. Titova. Comprehensive analysis of combustion initiation in methane-air mixture by resonance laser radiation // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. — Vol. 42. — P. 175503.

30. G. C. Light. The effect of vibrational excitation on the reaction of 0(3P) with H2 and the distribution of vibrational energy in the product OH // Journal of Chemical Physics. — 1978. — Vol. 68, no. 6. — P. 2831-2843.

31. A. Lifshitz, 77. Teitelbaum. The unususal effect of reagent vibrational excitation on the rates of endothermic and exothermic elementary combustion reactions // Chemical Physics. — 1997. — Vol. 219, no. 2-3. — P. 243-256.

32. N. Balakrishnan. On the role of vibrationally excited H2 as a source of OH in the mesosphere // Geophysical Research Letters. — 2004. — Vol. 31, no. 4.-P. L04106.

33. H. Г. Басов, E. 77. Маркин, А. И. Ораееский, А. В. Панкратов. Фотохимическое воздействие инфракрасного излучения // Доклады Академии паук.- 1971.-Т. 198.-С. 1043-1045.

34. D. Baurle. Laser Processing and Chemistry. — Heidelberg: Springer, 2000. — P. 775.

35. R. C. Brown. A theoretical study of vibrationally induced reactions in combustion processes // Combustion and Flame.— 1985.— Vol. 62, no. 1.— P. 1-12.

36. A. M. Старик, H. Г. Даутов. О возможности ускорения горения смеси Н2+О2 при возбуждении колебательных степеней свободы молекул // Доклады Академии наук. — 1994. — Т. 336, № 5. — С. 617—622.

37. Н. Г. Басов, В. А. Данилычев, В. А. Долгих. Предельный удельный энерговклад в водород и роль FY-процессов // Квантовая электроника. — 1986.-Т. 13, №6.-С. 1161-1168.

38. F. Menard-Bourcin, C. Boursier, L. Doyennette, J. Menard. Rovibrational energy transfer in methane excited to 2V3 in CH4-N2 mixtures from double-resonance measurements // Journal of Chemical Physics A. — 2001.— Vol. 105, no. 51.-P. 11446-11454.

39. D. L. Flowers, S. M. Aceves, R. W. Dibble. Effect of laser-induced excitation of oxygen on ignition in HCCI engines analysed by numerical simulations // Combustion Theory and Modelling. — 2007. — Vol. 11, no. 3. — P. 455—468.

40. A. M. Старик, H. С. Титова. О кинетике инициирования детонации всверхзвуковом потоке смеси Н2 + О2 (воздух) при возбуждении молекул О2 резонансным лазерным излучением // Кинетика и катализ.— 2003.- Т. 44, № 1,- С. 35-46.

41. D. Koert, W. J. Pitz, J. W. Bozzelli, N. R Cernansky. Chemical kinetic modeling of high-pressure propane oxidation and comparison to experimental* results I! Proceedings of the Combustion Institute.— 1996,— Vol. 26.— P. 633-640.

42. Б. Ф. Гордиец, А. Ж Осипов, JI. А. Шелепин: Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры: — М: Наука, 1980/— С. 512.

43. К. F. Herzfeld, F. О. Rice. Dispersion and absorption of high-frequency sound-waves // Physical Review. — 1928. Vol. 31. — P. 691-695.

44. H. Bethe, E. Teller. Deviations from thermal equilibrium in shock waves-// Aberden Proving Ground B. R. L. Report.— 1941. — P. 117.

45. Я. Б. Зельдович. Теория ударных волн и введение в газодинамику. — М.: Изд. АН СССР, 1946.

46. С. Е. Treanor, J. W. Rich, R. G. Rehm. Vibrational relaxation of anharmonic oscillators with exchange-dominated collisions // Journal of Physical Chemistry.- 1968.-Vol. 48.-P. 1798-1807.

47. M. Capitelli, M. Dilonardo. Nonequilibrium vibrational populations and dissociation rates of oxygen in electrical discharges // Chemical Physics. — 1978.-Vol: 30.-P. 95-107.

48. А. И. Осипов, Б. Ф. Гордиец, Е. В. Ступоченко, Л. А. Шелепин. Колебательная релаксация в газах и молекулярные лазеры // Успехи физических наук.- 1972.— Т. 108, № 12.- С. 655-699.

49. Б. Ф. Гордиец, Ш. С.Мамедов, Л. А. Шелепин. Колебательная кинетика, ангармонических осцилляторов в существенно неравновесных условиях // Журнал экспериментальной и теоретической физики.— 1974.— Т. 67, №4.-С. 1287-1299.

50. Schwartz R. N., Slawsl<y Z. /., Herzfeld К. F. Calculation of vibrational relaxation times in gases I I Journal of Chemical Physics. — 1952. — Vol. 20. — P. 1591-1599.

51. Физико-химические процессы в газовой динамике. Справочник. Том 1: Динамика физико-химических процессов в газе и плазме, Под ред. Г. Г. Черного, С. А. Лосева. М.: Изд. МГУ, 1995.- С. 350.

52. С. Е. Treanor, I. V. Adamovich, М. J. Williams, J. W. Rich. Kinetics of nitric oxide formation behind shock waves // Journal of Thermophysics and Heat Transfer.- 1996.- Vol. 10, no. 2.- P. 193-199.

53. S. O. Macheret, J. W. Rich. Nonequilibrium dissociation rates behind strong shock waves: classical model // Chemical Physics. — 1993.— Vol. 174.— P. 25-43.

54. I. V. Adamovich, S. O. Macharet, J. W. Rich, С. E. Treanor. Vibrational relaxation and dissociation behind shock waves Part 1: Kinetic rate models // AIAA Journal. 1995.-Vol. 33, no. 6.-P. 1064-1069.

55. E. V. Kustova, E. A. Nagnibeda. Nonequilibrium vibrational kinetics in carbon dioxide flow behind a shock wave 11 Prosidings of 22nd International Symposium on Shock Waves. — 1999.

56. D. Bruno, M. Capitelli, F. Esposito et al. Direct simulation of non-equilibrium kinetics under shock conditions in nitrogen // Chemical Physics Letters. 2002. - Vol. 360. - P. 31-37.

57. F. Esposito, M. Capitelli. "Quasiclassical molecular dynamic calculations of vibrationally and rotationally state selected dissociation cross-sections: N +

58. J) -> 3N // Chemical Physics Letters. — 1999. Vol. 302. — P. 49-54.

59. F. Esposito, M. Capitelli, C. Gorse. Quasi-classical dynamics and vibrational kinetics of N+N2(F) system // Chemical Physics.— 2000.— Vol. 257.-P. 193-202.

60. С. Park. Thermochemical Relaxation in Shock Tunnels // 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. — 2006. — P. 1—12.

61. T. G. Slanger, P. C. Cosby. O2 Spectroscopy below 5.1 eV // Journal of

62. Physical Chemistry. 1988. - Vol. 92, no. 2. - P. 267-282.

63. F. Esposito, I. Armenise, G. Capitta, M. Capitelli. O-O2 state-to-state vi-brational-relaxation and dissociation rates based on quasiclassical calculations // Journal of Chemical Physics. — 2008. — Vol. 351. — P. 91-98.

64. I. V. Adamovich, S. O. Macheret, W. J. Rich, С. E. Treanor. Vibrational energy transfer rate* using force harmonic oscillator model // Journal of Thermophysics and Heat Transfer.— 1998.— Vol. 12, no. 1. — P. 57-65.

65. В. В. Лунин, M. П. Попович, С. H. Ткаченко. Физическая химия озона. — М.: Изд-во МГУ, 1998.- С. 480.

66. Т. Ahn, I. Adamovich, W. RR. Lempert. Stimulated Raman scattering measurements of V-V transfer in oxygen // Chemical Physics. — 2006. — Vol. 323.-P. 532-544.

67. J. A. Mack, K. Mikulecky, A. M. Wodtke. Resonant vibration-vibration energy transfer between highly vibrationally excited СЬСА^Е", V 15 - 26) and C02, N2O, N2, and O3 // Journal of Chemical Physics. — 1996. — Vol. 105, no. 10.-P. 4105-4116.

68. Ю. А. Кулагин, Л. А. Шелепин, В. H. Ярыгина. Кинетика процессов в газовых средах, содержащих метастабильный кислород // Труды физического института им. П.Н. Лебедева. — 1994. — Т. 218.— С. 166—225.

69. D. S. Stafford, М. J. Kushner. С^Д) production in He/Cb mixtures in flowing low pressure plasmas II Journal of Applied Physics. — 2004.— Vol. 96, no. 5.- P. 2451-2465.

70. R. Atkinson, D. L. Baulch, R. A. Cox et al. Evaluated Kinetic and Photochemical Data for Atmospheric Chemistry. Supplement IV // Journal of Physical Chemistiy. Reference Data. — 1992. — Vol. 21, no. 6. — P. 1125.

71. T. G. Slanger, R. A. Copeland. Energetic oxygen in the upper atmosphere and the laboratory // Chemical Reviews.— 2003.— Vol. 103, no. 12.— P. 4731-4765.

72. K. S. Kalogerakis, R. A. Copeland, T. G. Slanger. Collisional removal of2,3) I I Journal of Chemical Physics.- 2002.— Vol. 116, no. 12. P. 4877-4885.

73. D. A. Pejakovic, E. R. Wouters, K. E. Phillips et al. Collisional removalat thermospheric temperatures // Journal of Geophysical Research. — 2005. — Vol. 110. P. A03308.

74. D. A. Pejakovic, R. A. Copeland, P C. Cosby, T. G. Slanger. Studies on the production of02(a1Ag,K = 0) and V= 0) from collisional removal

75. V =6 —10) // Journal of Geophysical Research. — 2007. — Vol. 112.-P. A10307.

76. J. M. Price, J. A. Mack, C. A. Rogaski, A. M. Wodtke. Vibrational-state-spe-cific self-relaxation rate constant. Measurements of highly vibrationally excited 02(V = 19-28) // Chemical Physics. 1993. - Vol. 175. - P. 83-98.

77. C. A. Rogaski, J. A. Mack, A. M. Wodtke. State-to-state rate constants for relaxation of highly vibrationally excited 02 and implications for its atmospheric fate // Faraday Discussions of Chemical Society.— 1995.— Vol. 100.-P. 299-251.

78. K. M. Hickson, P. Sharkey, I. W. M. Smith et al. Formation and relaxation of 02(X3Sp in high vibrational levels (18<V<23) in the photolysis of 03 at 266 nm // Journal of Chemical Society. Faraday Transactions. — 1998. — Vol. 94, no. 4. — P. 533-540.

79. K. S. Kalogerakis, R. A. Copeland, T. G. Slanger. Measurement of the ratecoefficient for collisional removal of O2V = 1) by 0(3P) // Journal of Chemical Physics. 2005. - Vol. 123. - P. 194303.

80. K. S. Kalogerakis, R. A. Copeland, T. G. Slanger. Vibrational energy transfer in 02(X3£-, V = 2,3)+02 collisions at 330K // Journal of Chemical Physics.- 2005. -Vol. 123.-P. 044309.

81. S. Watanabe, S. Usuda, H. Fujii et al. Vibrational relaxation of O2V = 9 — 13) by collisions with 02 // Physical Chemistry Chemical Physics. 2007. - Vol. 9. - P. 4407-4413.

82. D. Lauvergnat, D. C. Claiy. Reactive scattering of highly vibrational-ly excited oxygen molecules: Ozone formation? // Journal of Chemical Physics.- 1998.- Vol. 108, no. 9.- P. 3566-3573.

83. H. I. Bloemihk, R. A. Copeland, T. G. Slanger. Collisional removal of 02(&1Sg, V = 1,2) by 02, N2, and CO2 // Journal of Chemical Physics.— 1998.-Vol. 109, no. 11.-P. 4237-4245.

84. H. Park, T. G. Slanger. 02(X V- 8-22) 300 K quenching rate coefficients for O2 and N2, and 02(x) vibrational distribution from 248 nm O3 photodissociation // Journal of Chemical Physics. — 1994. — Vol. 100, no. 1. — P. 287-300.

85. X. Yang, J. M. Price, J. A. Mack et al. Stimulated emission pumping studies of energy transfer in highly vibrationally excited molecules // Journal of Physical Chemistry. 1993. - Vol. 97. - P. 3944-3955.

86. С. Coletti, G. D. Billing. Vibrational energy transfer in molecular oxygen collisions I I Chemical Physics Litters. — 2002. — Vol. 356. — P. 14-22.

87. R. Hernandez, R. Toumi, D. Claiy. State-selected vibrational relaxation rates for highly vibrationally excited oxygen molecules // Journal of Chemical Physics.- 1995.- Vol. 102, no. 24.- P. 9544-9556.

88. G. D. Billing, R. E. Kolesnick. Vibrational relaxation of oxygen. State to state rate constants // Chemical Physics Letters. — 1992. — Vol. 200, no. 4. — P. 382-386.

89. J. Campos-Martinez, E. Carmona-Novillo, J. Echave et al. Jump in depletion rates of highly excited reaction or enhanced vibrational relaxation? // Chemical Physics Letters. — 1998. — Vol. 289. — P. 150-155.

90. A. M. Starik, N. S. Titova. Kinetics of detonation initiation in the supersonic flow of the H2+O2 (air) mixture in Cb molecule excitation by resonance laser radiation // Kinetics and Catalysis. — 2003.— Vol. 44, no. 1.— P. 28-39.

91. D. R. White, R. C. Millikan. Oxygen vibrational relaxation on O2-H2 mixtures // Journal of Chemical Physics. — 1963. — Vol. 39, no. 1. — P. 2107.

92. В. Д. Русанов, А. А. Фридман. Физика химически активной плазмы.— М.: Наука, 1984.-С. 415.

93. Н. М. Кузнецов. Кинетика мономолекулярных реакций.— М.: Наука, 1982,-С. 221.

94. А. М. Старик, Н. С. Титова. Численный анализ кинетики горения во-дородовоздушных смесей с добавками NH3, СН4 и С2Нб за ударными волнами // Физика горения и взрыва. — 2000. — Т. 36, № 3. — С. 31—38.

95. К. М. Leung, R. P. Lindstedt. Detailed kinetic modeling of C1-C3 alkane diffusion flames // Combustion and Flame. — 1995.— Vol. 102, no. 1/2. — P. 129-160.

96. H. Г. Даутов, A. M. Старик. К вопросу о выборе кинетической схемы при описании горения смеси СЕЦ+воздух // Кинетика и катализ.—1997. T. 38, № 2. - С. 207-230.

97. J. M. Simmie. Detailed chemical kinetic models for the combustion of hydrocarbon fuels // Progress in Energy and Combustion Science. — 2003.— Vol. 29, no. 6.-P. 599-634.

98. S. Refael, E. Sher. Reaction kinetics of hydrogen-enriched methane-air and propane-air flames // Combustion and Flame. — 1989. — Vol. 78, no. 3/4. — P. 326-338.

99. S. Kojima. Detailed modeling of n-butane autoignition chemistry // Combustion and Flame. — 1994. — Vol. 99, no. 87. — P. 87-136.

100. A. M. Старик, H. С. Титова, JI. С. Яновский. Численное исследование особенностей горения продуктов термического разложения С3Н8 и И-С4Н10 // Кинетика и катализ. — 1999.— Т. 40, № 1. — С. 11-26.

101. R. P. Lindstedt, L. Q. Maurice. Detailed kinetic modelling of n-heptane combustion // Combustion Science and Technology.— 1995.— Vol. 107, no. 4.-P. 317-353.

102. H. А. Славинская, A. M. Старик. О кинетических механизмах воспламенения изооктана в смеси с воздухом // Физика горения и взрыва. — 2004.- Т. 40, № 1.- С. 42-63.

103. Н. J. Curran, P. Gaffuri, W. J. Pitz, С. К. Westbrook. A comprehensive modeling study of iso-octane oxidation // Combustion and Flame. — 2002. — Vol. 129.-P. 253-280.

104. P. Dagaut, M. Reuillon, M. Cathonnet. High pressure oxidation of liquid fuels from low to high temperature. 3.n-decane I I Combustion Science and Technology. 1994.-Vol. 103.-P. 349-359.

105. R. P. Lindstedt, L. O. Maurice. Detailed chemical-kinetic model for aviation fuels // Journal of Propulsion and Power.— 2000.— Vol. 16, no. 2.— P. 187-195.

106. H. Sun, S. I. Yang, G. Jomaas, С. K. Law. High-pressure laminar flame speeds and kinetic modeling of carbon monoxide/hydrogen combustion //

107. Proc. Combust. Instit. 2007. - Vol. 31. - P. 439-446.

108. J. Li, Z. Zhao, A. Kazakov et al. A comprehensive kinetic mechanism for CO, CH20, and СНЗОН combustion // International Journal of Chemical Kinetics. 2007. - Vol. 39. - P. 109-136.

109. A. M. Старик, H. С. Титова, А. С. Шарипов, В. E. Козлов. О механизме окисления синтез-газа // Физика горения и взрыва. — 2010.— Т. 46, № 5.-С. 3-19.

110. Т. Yip. Ignition delay and characteristic reaction length in shock induced supersonic combustion H AIAA 1989-2567, 25th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Monterey, CA.— 1989.

111. D. E. Gonzalez. Computational study of inlet injection for premixed shock-induced combustion // AIAA Paper. — 1996. — no. 96-4560.

112. C. Li, K. Kailasanath, E. S. Oran. Detonation structures generated by multiple shocks on ram-accelerator projectiles // Combustion and Flame.— 1997.-Vol. 108, no. 1-2.-P. 173-186.

113. L.F. Figueira Da Silva, B. Deshaies. Stabilization of an oblique detonation wave by a wedge: A parametric numerical study // Combustion and Flame.- 2000.-Vol. 121, no. 1-2.-P. 152-166.

114. V. A. Levin, V. V. Markov, T. A. Zhuravskaya, S. F. Osinkin. Initiation and propagation of detonation in channels of complex shape // Pulse and Continuous Detonation Propulsion / Ed. by G. Roy, S. Frolov. — M.: Torus Press,2006.-Р. 97-106.

115. G. P. Smith, D. M. Golden, M. Frenklach, et al. GRI-Mech 3.0.- 1999.-http://www.me.berkeley.edu/gri mech/version30/.

116. A. A. Konnov. Detailed Reaction Mechanism for Small Hydrocarbons Combustion, Release 0.5. — 2000.— http://homepages.vub.ac.be/~akonnov/.

117. A. M. Starik, V. E. Kozlov, N. S. Titova. On the influence of singlet oxygen molecules on the speed of flame propagation in methane-air mixture // Combustion and Flame. — 2010. — Vol. 28, no. 2. — P. 313-327.

118. Y. Hidaka, K. Hattori, T. Okuno et al. Shock-tube modeling study of acetylene pyrolysis and oxidation // Combustion and Flame. — 1996. — Vol. 107, no. 4.-P. 401-417.

119. M. Frenklach, D. E. Bornside. Shock-initiated ignition in methane-propane mixtures // Combustion and Flame. — 1984. — Vol. 56, no. 1. — P. 1-27.

120. G. G. Chernyi, S. A. Losev, S. O. Macheret, В. V. Potapkin. Physical and chemical processes in gas dynamics: cross sections and rate constants // Progress in Astronautics and Aeronautics. — 2002. — Vol. 196. — P. 325.

121. A. M. Старик, H. F. Даутов. Влияние колбательного возбуждения молекул на динамику горения смесей Нг+воздух // Кинетика и катализ. — 1996. Т. 37, № 3. - С. 346-365.

122. В. А. Сальников, А. М. Старик. Численный анализ энергетических характеристик газодинамических лазеров на продуктах сгорания углеводородных топлив // Теплофизика высоких температур. — 1995. — Т. 33, № 1.-С. 121-133.

123. Ю. С. Молчанов, А. М. Старик. Анализ кинетики колбательного энергообмена в продуктах сгорания углеводорода в воздухе и в закиси азотапри расширении в сверхзвуковых соплах // Труды ЦИАМ. — 1987. — № 1162,-С. 45.

124. В. F. Gordiets, С. М. Ferreira, V. L. Guerra et al. Kinetic model of a low-pressure N2-O2 flowing glow discharge // IEEE Transactions on Plasma Science. 1995. - Vol. 23, no. 4. - P. 750-768.

125. В. И. Грабовский, A. M. Старик. К вопросу об изменении показателя преломления при взаимодействии импульса излучения с инверсной средой // Квантовая электроника. — 1994. — Т. 21, № 4. — С. 365-370.

126. А. М. Старик, Н. С. Титова. Об уменьшении температуры воспламенения молекулярных систем при неравновесном возбуждении колебательных степеней свободы реагирующих молекул // Кинетика и катализ.- 2000.-Т. 41, № 5.- С. 650-657.

127. Я. Б. Зельдович, Г. И. Баренблатт, В. Б. Либрович, Г. М. Махвиладзе. Математическая теория горения и взрыва. — М.: Наука, 1980. — С. 478.

128. В. А. Левин, А. А. Сорокин, А. М. Старик. Кинетическое охлаждение паров воды при воздействии лазерного излучения // Неравновесные течения газа с физико-химическими превращениями / Под ред. Г. Г. Черного, В. А. Левина. М.: Изд-во МГУ, 1989.- С. 4-25.

129. Е. В. Гуренцов, О. Г. Диваков, А. В. Еремин. Воспламенение многокомпонентных углеводородо-воздушных смесей за ударными волнами // Теплофизика высоких температур. — 2002. — Т. 40, № 3. — С. 416—423.

130. А. М. Старик, А. Н. Хмелевский. Кинетика колебательного энергообмена в парах воды // Химическая физика.— 1993.— Т. 12, № 4.— С. 456-465.

131. W. S. Benedict, М. A. Pollack, W. J. Tomplinson. The water-vapor laser // IEEE Journal of Quantum Electronics.— 1969.— Vol. 5, no. 2.— P. 108-124.

132. В. Я. Панченко, И. M. Сизова, А. П. Сухорукое. Динамика установления газовой температуры колбательно-возбужденного озона // Журналприкладной механики и технической физики.— 1981.— Т. 128, № 4.— С. 17-27.

133. J. S. Margolis. N2 broadening parameters of ozone at 9.6 (im // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.— 1983.— Vol. 29, no. 6.-P. 539-542.

134. V. A. Sabelnikov. Supersonic turbulent combustion of nonpremixed gases-status and perspectives // Advanced Computation and Analysis of Combustion / Ed. by S. M. Frolov. Moscow: ENAS publ., 1997.- P. 208-237.

135. R. A. Baurle, D. R. Eklund. Analysis of dual-mode hydrocarbon scramjet operation at Mach 4-6.5 // Journal of Propulsion and Power. — 2002. — Vol. 18, no. 5. P. 990-1002.

136. B. Varatharajan, F. A. Williams. Ethylene ignition and detonation chemistry, Part 1: Detailed modeling and experimental comparison // Journal of Propulsion and Power. — 2002. — Vol. 18, no. 2. — P. 344-351.

137. F. Fendell, J. Mitchell, R. McGregor, M. Sheffield. Laser-initiated conical detonation wave for supersonic combustion. II // Journal of Propulsion and Power. 1993,- Vol. 9, no. 2.- P. 182-190.

138. A. M. Старик, H. С. Титова. О механизмах низкотемпературного инициирования горения смесей Н2+О2 (воздух) при возбуждении колебательных степеней свободы исходных реагентов // Химическая физика.-2000.-Т. 19, №9. с. 61-70.

139. А. М. Старик, Н. С. Титова. Низкотемпературное инициирование детонационного горения газовых смесей в сверхзвуковом потоке при возбуждении молекулярного кислорода в состояние ОгС1 А^) // Доклады Академии наук. — 2001. — Т. 380, № 3. — С. 332.

140. W. С. Eisenberg, A. Snelson, R. Butler et al. Gas phase generation of О2(al&g) at atmospheric pressure by direct laser excitation // Journal of Photochemistry. — 1984. Vol. 25, no. 3. — P. 439-448.

141. G. D. Downey, D. W. Robinson. Chemical pumping of the water vapor laser // Journal of Chemical Physics.— 1976.— Vol. 64, no. 7.— P. 2854-2857.

142. C. Amiot, J. Verges. The magnetic dipole a1 Ag-X3I,~ transition in the oxygen afterglow // Canadian Journal of Physics. — 1981.— Vol. 59, no. 9.— P. 1391-1398.

143. II. С. Титова, A. M. Старик, П. С. Кулешов. К вопросу об инициировании горения водородо-воздушных смесей лазерным излучением // Журнал технической физики. — 2009. — Т. 79, № 3. — С. 28—38.

144. А. М. Starik, A. S. Sharipov, N. S. Titova. Intensification of syngas ignition through the excitation of CO molecule vibrations: a numerical study // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2010. — Vol. 43, no. 24. — P. 245501.

145. E. P. Dougherty, H. Rabitz. Computational kinetics and sensitivity analysis of hydrogen-oxygen combustion // Journal of Chemical Physics. — 1980. — Vol. 72, no. 12.- P. 6571-6586.

146. И. В. Жильцова, И. С. Заслонко, Ю. К. Карасевич, X. Г. Вагнер. Неизотермические эффекты в процессе сажеобразования при пиролизе этилена за ударными волнами // Кинетика и катализ.— 2000.— Т. 41, № 1.-С. 87-101.

147. W. В. DeMore, S. P. Sander, D. М. Golden et al. Chemical Kinetics and Photochemical Data for Use in Stratospheric Modeling. — JPL Publication94.26.

148. И. С. Заслонко, А. М. Тереза, О. Н. Кулиш, Д. Ю. Желдаков. Кинетические аспекты снижения уровня окиси азота в продуктах горения с помощью добавок аммиака (De NO*) // Химическая физика. — 1992. — Т. И, № 11.-С. 1491-1517.

149. W. Tsang, R. F. Hampson. Chemical kinetic data for combustion chemistry I I Journal of Physical and Chemical Reference Data.— 1986.— Vol. 15, no. 3.-P. 1087-1279.

150. D. L. Baulch, C. J. Cobos, R. A. Cox et al. Evaluated Kinetic Data for Combustion Modeling. Supplement I // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1994. - Vol. 23, no. 6. - P. 847-1033.

151. R. D. Wilk, N. P. Cernansky, W. J. Pitz, С. K. Westbrook. Propene oxidation at low and intermediate temperatures: a detailed chemical kinetic study // Combustion and Flame. — 1989. — Vol. 77, no. 2. — P. 145-170.

152. N. M. Marinov, W. J. Pitz, С. K. Westbrook et al. Modeling of aromatic and polycyclic aromatic hydrocarbon formation in premixed methane and ethane flames // Combustion Science and Technology. — 1996.— Vol. 116-117.— P. 211-287.

153. W. J. Pitz, С. K. Westbrook. Chemical kinetics of the high pressure oxidation of n-butane and Its relation to engine knock // Combustion and Flame. — 1986.-Vol. 63, no. 1/2.-P. 113-133.

154. A. Laskin, H. Wang. On initiation reactions of acetylene oxidation in shock tubes. A quantum mechanical and detailed kinetic modeling study // Chemical Physics Letters. — 1999. — Vol. 303, no. 1/2. P. 43-49.

155. G. Hancock, M. R. Heal. Rate constant for reaction of CH(X2) with ketene I I Journal of Chemical Society. Faraday Transactions.— 1992.— Vol. 88.— P. 2121-2123.