Исследование газофазных кинетических процессов, плазмохимических реакций и генерации кластеров в сверхзвуковых струях низкой плотности, активируемых электронно-пучковой плазмой на установке: "Комплекс газодинамических стендов низкой плотности (ЛЭМПУС) (рег. № 06-05)".

Получение экспериментальных данных по зависимостям скорости генерации радикалов СН3 от параметров электронного пучка и газа в зоне активации.

Проведен сравнительный анализ предлагаемого метода с развиваемыми в настоящее время плазмохимическими методами на основе различных типов раз-ряда. Показаны преимущества предлагаемого метода.
Проведена адаптация комплекса газодинамических стендов ЛЭМПУС для изучения про-цессов плазмохимического синтеза углеводородов из метана (глава 1). Представлены результаты модернизации рабочей зоны установки с масс-спектрометрической системой регистрации ком-плекса ЛЭМПУС, в ходе которой установка была оснащена блоком активирующей электронной пушки. Это позволило инициировать в импульсном газовом потоке с большим мгновенным расхо-дом изучаемых газов или газовых смесей протекание плазмохимических реакций. Приведены схе-ма проведения измерений и фотографии установки, даны рабочие параметры. Для измерения па-раметров газового потока, состава и распределения плотности использованы электронно-флуоресцентные методы и молекулярно-пучковая масс-спектрометрия, адаптированные к им-пульсным режимам работы.
Определены условия подобия режимов импульсного и стационарного истечения сверхзву-ковых потоков, позволяющие моделировать на импульсном стенде ЛЭМПУС кинетические и плазмохимические процессы, протекающие в стационарных потоках (глава 2). Показано, что динамика истечения определяется соотношением импульсов истекающего газа и вытесняемого из области течения фонового. С использованием безразмерных параметров подобия обобщены данные по временам запуска импульсных струй для разных газов и режимов истечения. Показано, что в условиях влияния фонового газа можно успешно формировать импульсные газовые струи и молекулярные пучки с конечной областью стационарных параметров течения.
На примере кластерообразования исследована возможность использования импульсных потоков для моделирования газокинетических процессов в сверхзвуковых струях. Методами масс-спектрометрии молекулярного пучка и электронно-пучковой спектроскопии импульсной струи проведено экспериментальное исследование импульсного сверхзвукового истечения аргона. Изучены вопросы подобия процессов кластерообразования на квазистационарном участке импульсного потока и в стационарной струе. Установлено, что эти процессы при непрерывном и импульсном истечении происходят подобным образом. Показано, что импульсная техника обеспечивает возможность воспроизведения газокинетических процессов в широком диапазоне газодинамических параметров при значительном снижении материальных расходов и энергозатрат (глава 3).
Выполнено экспериментальное исследование газофазных кинетических процессов в сверхзвуковых струях, активируемых электронно-пучковой плазмой. Изучены физико-химические процессы генерации радикалов в области высокой плотности в сверхзвуковом потоке метана при инициации этих процессов активирующим электронным пучком, и транспорта образовавшихся радикалов из зоны активации. Определены корреляции между профилями концентраций некоторых радикалов (глава 4).
Проведены экспериментальные исследования синтеза радикалов в кластированном потоке природного газа при импульсном истечении из источника. Получены данные по влиянию кластерообразования на процесс активации потока и генерацию радикалов. Показано, что в потоке может осуществляться кластерный катализ реакций синтеза тяжелых углеводородов. Изучение данного процесса и определение условий оптимизации параметров, определяющих режимы кластерного катализа требует отдельной постановки (глава 5).
Реализации проекта помогла получить экспериментальные данные по условиям генерации радикалов в зависимости от газодинамических параметров рабочего газа в зоне активации, состава и концентраций примесей к основному рабочему газу.