Наблюдаемое различие связано с существенной разницей в инкремен-
тах нарастания неустойчивости Дарье–Ландау водородно-воздушного
и водородно-кислородного пламен.
Как следует из уравнения (10), на линейной стадии развития не-
устойчивости быстрее растут коротковолновые моды. В то же время
на нелинейной стадии с наибольшей скоростью нарастают длинно-
волновые возмущения [4]. Согласно соотношению (10) в водородно-
кислородной смеси, имеющей б´ольшую скорость плоского фронта
(
D
∗
f
= 11
м/с), скоростьроста возмущений больше, чем в водородно-
воздушной. В результате малые начальные различия в амплитудах воз-
мущений на линейной стадии в первой смеси нарастают быстрее, чем
во второй. Прежде всего это относится к коротковолновым возмуще-
ниям вблизи боковых стенок, где они за счет большого поперечного
градиента продольной скорости потока наибольшие.
Таким образом, к наступлению нелинейной стадии процесса в
водородно-воздушной смеси амплитуды малых начальных возмуще-
ний по-прежнему невелики. В то же время для водородно-кислородной
смеси начальное возмущение значительно усиливается, как это видно
на рис. 2. На нелинейной стадии в водородно-воздушной смеси первая
гармоника, имея наибольшую скорость роста, почти сразу становит-
ся доминирующей. Фронт пламени приобретает выпуклую форму, и
поток газа движется под некоторым углом по отношению к наклонен-
ной поверхности фронта. Это порождает тангенциальную компоненту
скорости потока на поверхности фронта, за счет которой возникающие
возмущения с меньшей длиной волны сносятся к стенкам канала. При
этом возмущения исчезают на стенках быстрее, чем их амплитуда ста-
новится значительной, а сам фронт пламени сохраняет близкую одно-
модовой выпуклую структуру (см.
1
на рис. 2) до наступления стадии
торможения перед передним торцом. В случае водородо-кислородной
смеси, где коротковолновые возмущения до их сноса на стенки успева-
ют исказитьфронт пламени, формируется глубокая складка вдольоси
канала, захватывающая более высокие гармоники. При этом фронт
пламени приобретает так называемую тюльпанообразную форму (см.
рис. 2), которая является устойчивой. Выпуклая одномодовая форма
пламени (см.
2
на рис. 2) наблюдаласьуже в ранних скоростных сним-
ках горения в трубах и каналах [1]. В дальнейшем в лабораторных
исследованиях была неоднократно зафиксирована и тюльпанообраз-
ная форма фронта [22].
Быстрый рост коротковолновых возмущений на линейной стадии
должен приводитьк качественным отличиям в развитии горения,
вызванным различиями в начальных условиях воспламенения. Это
подтверждается проведенными вычислительными экспериментами.
32
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2010. № 1
