Структура углеводородных ламинарных пламен

Первые экспериментальные работы по изучению структуры пламени в основном были посвящены измерению скорости горения и изучению свойств его излучения. Существенный прогресс, достигнутый как в экспериментальной технике, так и в применении численных методов, сделал анализ структуры пламени мощным инструментом для получения информации о химии, термодинамике и процессах переноса в пламени. Такая информация чрезвычайно ценна для разработки эффективных технических устройств, позволяющих снизить выброс загрязняющих веществ в окружающую среду. Глобальные скорости образования веществ рассчитаны на основе экспериментальных данных по температуре, скорости газового потока и концентрациям химических соединений в направлении, перпендикулярном фронту волны. Для веществ, изменение концентрации которых определяется небольшим числом реакций, можно затем рассчитать константы скоростей данных процессов. Разработка различных программных пакетов для моделирования структуры одномерных ламинарных пламен предварительно перемешанных смесей в начале 1980-х гг. позволила использовать информацию о структуре пламени для прямой проверки предложенных детальных кинетических механизмов химических процессов. Несмотря на вносимое в изучаемые объекты возмущение, до сих пор активно используется отбор локальных проб газа для последующего анализа. В то же время невозмущающие спектроскопические методы значительно расширили возможности анализа структуры пламени. Отметим, что возмущающие методы, основанные на отборе образцов, позволяют анализировать очень широкий класс соединений. Такие методы хорошо подходят для изучения сложных систем с большим количеством различных компонентов: богатых пламен предварительно перемешанных смесей, а также пламен, где топливом служат тяжелые молекулы. Использование новых фотоионизационных источников позволило значительно расширить возможности молекулярно-пучковой масс-спектрометрии, провести идентификацию различных изомеров и получить большой объем важной информации о промежуточных соединениях, участвующих в образовании бензола, полициклических ароматических углеводородов и частиц сажи в пламени. Среди различных спектроскопических методов лазерно-индуцированная флюоресценция наиболее широко применяется для точных измерений концентраций промежуточных радикалов, которые играют ключевую роль в механизме образования “быстрого” NO. Показан вклад исследований структуры пламени в развитие механизмов образования бензола и оксидов азота в процессе горения.