Численное моделирование структуры ламинарного пламени в стехиометрической водородно-воздушной смеси

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены численное моделирование структуры и расчеты скорости распространения ламинарного пламени в стехиометрической смеси водорода с воздухом при нормальных начальных условиях. Представлен сравнительный анализ результатов, полученных с использованием трех детальных кинетических механизмов (ДКМ), различающихся как набором элементарных реакций и участвующих в них компонентов, так и значениями констант скорости. Установлено, что убывание концентрации H2 имеет слабовыраженный двухстадийный характер. При наличии дополнительного канала инициирования, H2+O2=OH+OH, появляется выраженный второй максимум концентрации промежуточного продукта – H2O2. В отсутствие этого канала наблюдается двухстадийный рост концентрации OH. На основе анализа чувствительности тепловыделения к константам скорости реакций дано объяснение сложного поведения профилей концентраций OH и H2O2. Несмотря на обнаруженные различия, все три ДКМ предсказывают близкие значения нормальной скорости горения и скорости тепловыделения.

Об авторах

А. М. Тереза

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

Г. Л. Агафонов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

Э. К. Андержанов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

А. С. Бетев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

С. В. Хомик

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

Т. Т. Черепанова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

А. А. Черепанов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

С. П. Медведев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tereza@chph.ras.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Sanchez A.L., Williams F.A. // Prog. Energy Combust. Sci. 2014. V. 41. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2013.10.002
  2. Губернов В.В. Автореф. дис. … д-ра ф.-м. наук. М.: Физ. ин-т им. П.Н. Лебедева РАН, 2013.
  3. Шмаков А.Г. Автореф. дис. … д-ра хим. наук. Нск: ИХКГ СО РАН, 2022.
  4. Kudriakov S., Studer E., Bin C. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2011. V. 36. № 3. P. 2555. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.03.138
  5. Gai G., Kudriakov S., Rogg B. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 31. P. 17015. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.225
  6. Yakovenko I.S., Ivanov M.F., Kiverin A.D., Melni­ko­va K.S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 1894. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.138
  7. Yakovenko I., Kiverin A., Melnikova K. // Fluids. 2021. V. 6. №. 1. P. 21. https://doi.org/10.3390/fluids6010021
  8. Яковенко И.С., Медведков И.С., Киверин А.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 85.
  9. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 8. С. 68.
  10. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 12. С. 48.
  11. Moroshkina A., Yakupov E., Mislavskii V., et al. // Acta Astronautica. 2024. V. 215. P. 496. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.12.032
  12. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987.
  13. Hong Z., Davidson D.F., Hanson R.K. // Combust. and Flame. 2011. V. 158. No. 4. P. 633. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2010.10.002
  14. Keromnes A., Metcalfe W. K., Heufer K. A. et al. // Combust. and Flame. 2013. V. 160. P. 995. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2013.01.001
  15. Smith G. P., Tao Y., Wang H. Foundational Fuel Chemistry Model. Ver. 1.0 (FFCM-1), 2016. http://web.stanford.edu/group/haiwanglab/FFCM-1/index.html
  16. Hashemi H., Christensen J.M., Gersen S., Glarborg P. // Proc. Combust. Inst. 2015. V. 3. P. 553. https://doi.org/10.1016/j.proci.2014.05.101
  17. Konnov A.A. // Combust. and Flame. 2019. V. 203. P. 14. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2019.01.032
  18. Zhang Y., Fu J., Xie M., Liu J. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. №. 7. P. 5799. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.083
  19. Krivosheyev P., Kisel Y., Skilandz A. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 66. P. 81. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.03.363
  20. Nikitin V.F., Mikhalchenko E.V., Stamov L.I. et al. // Acta Astronaut. 2023. V. 213. P. 156. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.08.036
  21. Smirnov N.N., Azatyan V.V., Nikitin V.F. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 49. Part B2. P. 1315. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.11.085.
  22. Smirnov N.N., Nikitin V.F., Mikhalchenko E.V. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 49. Part B2. P. 495. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.08.184
  23. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2025. Т. 44. № 4. С. 79.
  24. CHEMKIN-Pro 15112. Reaction Design. San Diego, CK-TUT-10112-1112-UG-1, 2011.
  25. Alekseev V. PhD. Theses. Lund, Sweden: Lunds Univ., 2015.
  26. Lutz A.E., Kee R.J., Miller J.A. Sandia National Laboratories. Livermore, CA, SAND 87-8248, 1998.
  27. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 7. C. 73.
  28. Kee R.J., Grcar J.F., Smooke M.D., Miller J.A. Sandia National Laboratories. Livermore, CA, SAND85-8240, 1985.
  29. Kwon O.C., Faeth G.M. // Combust. and Flame. 2001. V. 124. P. 590. https://doi.org/10.1016/S0010-2180(00)00229-7
  30. Бунев В.А., Панфилов В.Н., Бабкин В.С. // Физика горения и взрыва. 2007. Т. 43. № 2. С. 3
  31. Коробейничев О.П., Шварцберг В.М., Ильин С.Б. // Физика горения и взрыва. 1999. Т. 35. № 3. С. 29.
  32. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 291.
  33. Medvedev S., Agafonov G., Khomik S. // Acta Astro­nautica. 2016. V. 126. P. 150. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.04.019

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».