Адамант

Сферическое диффузионное пламя будет создаваться с помощью пористых горелок шарообразной формы диаметром 6.4 мм, через которые будет подаваться либо газообразное горючее (метан или этилен с добавками или без добавок инертного газа), либо газообразный окислитель (кислород или кислород с инертным газом).

В экспериментах и в расчетах кроме изменения способа подачи компонентов горючей смеси будут изменяться их расходы и концентрации, а также давление (от 0.1 до 3 атм) с тем, чтобы определить условия, при которых в пламени достигается минимальное сажеобразование.

Кроме того, в зависимости от способа организации горения, расходов и концентраций компонентов горючей смеси будут определены границы существования сферического диффузионного пламени.

Задачи, решаемые в проекте российскими учеными, – на основе физико-математических моделей, вычислительных программ и баз химико-кинетических и термохимических данных, имеющихся в ИХФ РАН:

1. разработать и отладить вычислительную программу для моделирования ламинарных сферических диффузионных пламен с учетом детальных кинетических механизмов окисления горючих с полуэмпирической моделью сажеобразования;

2. провести расчетно-теоретические исследования сажеобразования в сферических диффузионных пламенах при разных значениях стехиометрического соотношения;

3. определить условия радиационного погасания сферического диффузионного пламени;

4. теоретически (на качественном уровне) исследовать влияние различных внешних воздействий (газодинамических, акустических, тепловых, химических и др.) на сажеобразование в сферических диффузионных пламенах;

5. разработать методику экспресс-анализа экспериментальных данных, на основе которой давать научно-обоснованные рекомендации к проведению КЭ по ходу его выполнения;

6. провести всесторонний анализ экспериментальных данных, полученных в КЭ.

Эксперимент будет проводиться на американском сегменте МКС в модуле Destiny на установке CIR (Combustion Integrated Rack), оборудованной 100-литровой камерой со сменными горелками, системой автоматизации эксперимента, системами газораспределения и зажигания, а также контактными и оптическими диагностическими средствами. Техническая подготовка эксперимента осуществляется американской стороной. С российской стороны по ходу выполнения программы Flame Design будут даваться научно-обоснованные рекомендации.

Полученные результаты повлияют на углубление наших знаний о фундаментальных механизмах сажеобразования при диффузионном горении газов, которые позволят разработать систему мер по снижению эмиссии сажи в двигателях внутреннего сгорания, включая ракетные двигатели.