Плазменное горение в проточной камере сгорания
Работа посвящена проблеме поджигания в скоростном потоке топливной смеси при помощи подкритических стримерных СВЧ разрядов. Проблема актуальна для двигателей, использующих горение при постоянном объеме, в скоростном дозвуковом и сверхзвуковом потоке топливной смеси, а также в детонационных двигателях с принудительным поджиганием. Цель - исследовать возможность зажигания присоединенных подкритических СВЧ разрядов в скоростном потоке вблизи металлического или диэлектрического экрана, а также исследовать способность этих разрядов поджигать топливную смесь. Поставленная цель достигается тем, что выполняются численные расчеты СВЧ разрядов вблизи экрана при скорости потока от 5 м/с до 500 м/с. В расчетах вычисляется концентрация электронов, температура газа и электронная температура. Определяется сдувается разряд или нет. Затем расчеты повторяются для топливной смеси с коэффициентом избытка горючего η от 0,55 до 1,5. Смесь керосина с воздухом заменяется модельной смесью, также исследуется смесь пропана с воздухом. Результаты расчетов смеси пропана с воздухом сравниваются с экспериментами, которые проводились на установке с длиной волны λ = 12,3 см при мощности СВЧ пучка P = 1 кВт и длительности СВЧ импульсов τ = 0,2 сек. Наиболее существенный научный результат состоит в том, что глубокоподкритический разряд, присоединенный к инициатору, расположенному на диэлектрическом экране, не сдувается скоростным потоком и уверенно поджигает смесь. Значимость - показано, что разряд, зажженный на резонаторе вблизи диэлектрического или металлического экрана не сдувается потоком со скоростью в пределах от 50 м/с до 500 м/с. Разряд при этих скоростях уверенно поджигает как богатую, так и бедную топливную смесь. Вблизи «бедного» концентрационного предела горения поджигается и горит только топливо, непосредственно прошедшее через разряд. Результаты расчетов подтверждены экспериментом.