Modelling of vibrational nonequilibrium effects on the H2–air mixture ignition under shock wave conditions in the state-to-state and mode approximations

Kadochnikov, I. N.; Arsentiev, I. V.

doi:10.1007/s00193-020-00961-0

Cited by 13 publications

(6 citation statements)

References 73 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Моделирование колебательно-неравновесной химической кинетики в системе водород−кислород проводилось также в [32,33,41], где рассматривалась неравновесность исходных компонентов и OH, предварительное колебательное и электронное возбуждение исходных компонентов. При общности подхода (см., например, [9]) этих работ и наших имеются различия в деталях, так, список реакций и процессов обмена отличается в первую очередь в том, что касается радикала HO 2 (v).…”

Section: кинетическая схемаunclassified

“…Смирнов При моделировании и анализе процессов воспламенения и горения в реальных условиях (различного рода реакторы или ударные волны) приходится иметь дело со сложными по составу системами при наличии большого количества процессов энергообмена и химических реакций. В таких задачах кинетические уравнения целесообразно сформулировать в рамках гидродинамического уровня описания на основе соответствующих упрощающих предположений (модовое приближение) в виде макроскопических уравнений для концентраций компонентов и средних энергий колебательных степеней свободы (колебательных мод) [3,4,8,9,[16][17][18][21][22][23][24][31][32][33][34]41]. Использование упрощенного описания ставит вопрос об обоснованности вводимых в тех или иных конкретных случаях упрощений.…”

Section: Introductionunclassified

“…Использование упрощенного описания ставит вопрос об обоснованности вводимых в тех или иных конкретных случаях упрощений. Соответствующее тестирование модового приближения путем сравнения с результатами решения задач, сформулированных на микроскопическом (state-to-state) уровне проводилось в работах [9,18,32,33] для случаев диссоциации и обменных реакций двухатомных молекул. Результаты такого сравнения указывают на достаточность этого приближения при условии правильного выбора параметров, описывающих взаимодействие химических реакций и процессов колебательной релаксации (см.…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Колебательная Неравновесность В Реакции Водорода С Кислородом (Обзор)

Скребков¹,

Костенко²,

Смирнов³

2023

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Область исследования процессов колебательной релаксации в их взаимодействии с химическими реакциями в настоящее время характеризуется высокой активностью. Обзор основан на работах авторов. Представлена колебательно-неравновесная модель окисления водорода в рамках последовательного элементарно-кинетического подхода. Центральным элементом является учет колебательной неравновесности радикала HO2 как важнейшего промежуточного продукта в процессе цепного разветвления и при образовании электронно-возбужденных частиц. Обсуждены результаты ударно-волновых экспериментов и соответствующих расчетов для системы H2+O2+Ar при температурах T<1500 K и давлениях p<4 atm. Показано, что в этих условиях колебательная неравновесность является важнейшим фактором, определяющим механизм и скорость процесса. Дан анализ теплового эффекта на различных стадиях процесса, ингибирования реакции водорода с кислородом добавками многоатомных газов и механизма образования электронно-возбужденного радикала OH(A^2Sigma+). Ключевые слова: химическая кинетика, колебательная релаксация, электронное возбуждение, ударная волна.

show abstract

Section: кинетическая схемаunclassified

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Колебательная Неравновесность В Реакции Водорода С Кислородом (Обзор)

Скребков¹,

Костенко²,

Смирнов³

2023

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…However, it is well known that in shock tubes, the vibrational distribution departs from the Boltzmann one [69][70][71]. As far as we know, the first attempt to construct a state-to-state model for hydrogen combustion was presented in a recent paper by Kadochnikov [72], comparing the results with a multitemperature model. Due to the weakness of the shock, reaching a temperature of 2000 K in the shock front, the state-to-state model gives results very close to the multi-temperature model.…”

Section: The Role Of Vibrational Excitationmentioning

confidence: 99%

“…For hydrogen combustion, accurate state-specific rates for all the reactions are not available and simplified approaches must be resorted to. However, some accurate theoretical and experimental data are available that can be used to tune the parameters of the approximate theory [72]. As an example, the role of vibration in processes involving hydroxyl radical has been widely studied.…”

Section: The Role Of Vibrational Excitationmentioning

confidence: 99%

Non-equilibrium plasma for ignition and combustion enhancement

2021

View full text Add to dashboard Cite

This review is intended to give an overview of recent results on plasma-assisted ignition and combustion. The influence of electrical discharges on combustion processes is introduced, and the excited species and radicals present in large quantity in the plasma are detailed. A description of theoretical problems related to modeling plasma-assisted combustion is given, elucidating the role of excited states in enhancing the reaction rates. Then some experiments are reported, focused on fundamental aspects on the effects of high pressure discharges in improving the ignition of combustion. To conclude, some applications for plasma-assisted combustion and detonation are presented, activated by different kinds of discharges.

show abstract

Theory and simulation of shock waves freely propagating through monoatomic non-Boltzmann gas

Döntgen

2024

Theor. Comput. Fluid Dyn.

View full text Add to dashboard Cite

The effect of non-Boltzmann energy distributions on the free propagation of shock waves through a monoatomic gas is investigated via theory and simulation. First, the non-Boltzmann heat capacity ratio $$\gamma $$ γ , as a key property for describing shock waves, is derived from first principles via microcanonical integration. Second, atomistic molecular dynamics simulations resembling a shock tube setup are used to test the theory. The presented theory provides heat capacity ratios ranging from the well-known $$\gamma = 5/3$$ γ = 5 / 3 for Boltzmann energy-distributed gas to $$\gamma \rightarrow 1$$ γ → 1 for delta energy-distributed gas. The molecular dynamics simulations of Boltzmann and non-Boltzmann driven gases suggest that the shock wave propagates about 9% slower through the non-Boltzmann driven gas, while the contact wave appears to be about 4% faster if it trails non-Boltzmann driven gas. The observed slowdown of the shock wave through applying a non-Boltzmann energy distribution was found to be consistent with the classical shock wave equations when applying the non-Boltzmann heat capacity ratio. These fundamental findings provide insights into the behavior of non-Boltzmann gases and might help to improve the understanding of gas dynamical phenomena. Graphical abstract

show abstract

Modelling of vibrational nonequilibrium effects on the H2–air mixture ignition under shock wave conditions in the state-to-state and mode approximations

Cited by 13 publications

References 73 publications

Колебательная Неравновесность В Реакции Водорода С Кислородом (Обзор)

Колебательная Неравновесность В Реакции Водорода С Кислородом (Обзор)

Non-equilibrium plasma for ignition and combustion enhancement

Theory and simulation of shock waves freely propagating through monoatomic non-Boltzmann gas

Contact Info

Product

Resources

About