English

Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса

Эксперимент «Диффузионное пламя»


Цель:

Получение экспериментальных данных высокой точности для изучения ламинарного диффузионного пламени в спутном потоке горючего и окислителя.

Задачи:

  • Экспериментальное изучение характеристик диффузионного пламени метана и этана в спутном потоке воздуха в условиях микрогравитации. Получение данных о форме пламени, высоты, на которой стабилизируется «подвешенное» пламя, его температуры, сажеобразования и пределов существования в зависимости от скорости потока и разбавления смеси. Получение данных о диффузионном пламени, образующем сажу, путём измерения формы пламени, температуры газа в свободной от сажи зоне пламени, светимости сажи, температуры сажи и объёмной доли сажистых частиц в зависимости от скорости потока и разбавления смеси.
  • Разработка методик анализа экспериментальных данных на основе теоретических расчётов характеристик и структуры диффузионного пламени в условиях микрогравитации и сравнения расчётных данных с полученными в процессе проведения КЭ.
  • Выдача научно-обоснованных рекомендаций по изменению режимов выполнения КЭ.
  • Получение и обработка экспериментальных данных, решение ряда обратных задач для извлечения кинетических данных для детальных и редуцированных моделей диффузионного пламени в условиях микрогравитации.

Используемая научная аппаратура:

  • камера с двумя ортогональными оптическими окнами;
  • горелка из двух коаксиальных трубок;
  • система воспламенения;
  • система подачи и утилизации газов;
  • измерительная аппаратура (камеры в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне, радиометр, датчики давления и ускорения, термопары, установка лазерной экстинкции и пирометрии, газовый хроматограф);
  • блок управления;
  • блок обработки и хранения данных.

Результаты эксперимента:

  • видеоинформация с изображением диффузионного пламени в видимом и УФ диапазоне;
  • значения потоков излучения как в широком, так и в узком спектральном диапазонах;
  • сопроводительные данные: давление в камере, температура, состав газов.

Ожидаемые результаты:

Планируется получить достаточный объем экспериментальных данных для верификации механизмов реакций и новые данные по динамике/свойствам диффузионных пламён.
Характеристики диффузионного пламени метана и этилена в спутном потоке воздуха будут получены как для очень разбавленных составов, так и при условиях сажеобразования в зависимости от входной скорости газа и разбавления смеси.
Планируется также исследовать структуру «приподнятого» (lifting) пламени, чтобы избежать теплопотерь в горелочном устройстве.
Результаты этих эксперимента будут непосредственно применимы к практическим вопросам, связанным с турбулентным горением, воспламенением, стабилизацией пламени и многими другими.