Численное исследование процесса пиролиза метана в ударных волнах

Выполнено численное исследование гомогенного газофазного пиролиза метана в ударной трубе. Процесс пиролиза происходит под действием ударной волны, которая отражается от торца трубы. Рассмотрены невязкое одномерное и вязкое двумерное течения. Двумерные расчеты выполнены на основе нестационарных уравнений Навье–Стокса. В качестве кинетических моделей рассмотрена упрощенная брутто-схема Касселя, включающая 4 реакции и 5 химических компонентов превращения метана, и более детальная кинетическая схема, включающая 21 реакцию и 13 химических компонентов. Расчеты выполнены для числа Маха падающей ударной волны $\mathrm{M}$ = 5,5. Показано, что температура за отраженной ударной волной быстро падает из-за эндотермичности реакции пиролиза. Вследствие этого химические превращения в процессе пиролиза останавливаются при суммарной массовой концентрации этилена и ацетилена не выше 15%. Для более глубокой конверсии метана в этилен и ацетилен требуется дополнительный подогрев газа.