Исследование возможности инициирования детонации СВЧ разрядом в рамках проекта по Соглашению с Минобрнауки России



Исследование возможности инициирования детонации СВЧ разрядом в рамках проекта по Соглашению с Минобрнауки России

В рамках работ по Проекту были проведены эксперименты, которые продемонстрировали увеличение скорости горения в три раза при инициировании зажигания с помощью резонансного СВЧ разряда. Ряд признаков говорит о полном сгорании топлива, чего не наблюдается при искровом зажигании.

Полученные результаты привели к идее проведения новых экспериментов, направленных на снижение вредных выбросов за счет увеличения скорости горения и полноты сгорания, осуществления горения в сверхзвуковом потоке, поддержания непрерывной детонации путем подвода энергии в область за ударной волной при помощи присоединенного СВЧ-разряда.

В одной из рассматриваемых концепций ротационно-детонационных двигателей предполагалось инициирование детонации СВЧ разрядом, бегущим по дну коаксиального цилиндра.

В ходе проведения исследований был определен минимальный размер диэлектрической пластины, который бы не приводил к «убеганию» плазменных каналов СВЧ разряда с его поверхности.

Определение минимальной ширины пластины необходимо для задания ширины зазора между стенками.

Если отношение длины пластины к ширине было слишком большим, то разряд "убегал" с пластины. Постепенно были подобраны оптимальные размеры пластины, при которых разряд полностью занимал всю её поверхность, но "убегания" не происходило.

Image Hosted by PiXS.ruЭксперимент по исследованию оптимальных пропорций пластины,
при которой не происходит "убегание" разряда с ее поверхности,
а разряд заполняет пластину по всей ее ширине

Были также исследованы разряды, которые зажигались на секторном сегменте пластины, представлявшем собой пол-окружности, на внутренней цилиндрической поверхности из полиэтилены и кварца. Разряд во всех случаях надежно зажигается и бежит от инициатора навстречу полю. Характер "убегания" разряда с прямолинейной пластины или с секторного сегмента примерно одинаковый. Все эти эксперименты закончились успешно.

Image Hosted by PiXS.ru

Вторым пунктом исследований стало изучение возможности инициировать детонацию топливно-воздушной смеси стримерным СВЧ разрядом. Суть эксперимента заключалась в сравнении характера расширения оболочки шарика при поджигании в нем топливно-воздушной смеси при помощи автомобильной свечи и с помощью стримерного разряда. Эксперименты показали ускорение расширения шарика при инициировании СВЧ разряда.

В результате выполнения серии экспериментов выявлена возможность стабилизации горения в сверхзвуковом потоке, что и является, по определению, слабой детонацией. Это позволило разработать технический облик детонационного двигателя.

Особо стоит заострить внимание на увеличение скорости фронта пламени и скорости сгорания при поджигании смеси стримерным разрядом. Характер пламени указывал, что горение происходит «чисто», т.е. без образования окислов азота, что делает привлекательным применение подобных режимов горения в малоэмиссионных камерах сгорания (МЭКС).

Ряд научных результатов получен впервые. В частности, в экспериментах со стримерным разрядом, распространяющемся по поверхности пластины, получена необычно большая скорость распространения фронта разряда, достигавшая 15 км/с. Обнаружен новый режим быстрого горения.

Также, полученные на данном этапе результаты позволили определиться с техническим обликом детонационного двигателя, а проведенный анализ результатов позволил сформулировать направления дальнейших исследований.

Работы были выполнены в ходе проекта по Соглашению о предоставлении субсидии №14.575.21.0057 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) RFMEFI57514X0057.

Прикрепленные файлы

Изогнутый диэлектрик.jpg (17.74 КБ)
Определение размера диэлектрика.jpg (32.81 КБ)