тверждает возможность серьезных ошибок при использовании крите-
риальных характеристик горения, полученных с использованием одно-
ступенчатой схемы химической кинетики. Все выбранные редуциро-
ванные схемы лучше всего воспроизводят данные о времени индукции
при высоких температурах в области выше “второго продленного пре-
дела воспламенения” (область перегиба кривых времени индукции на
рис. 1, лежащая в интервале температур 900–1000 K). Вместе с тем
участок, отвечающий малым температурам воспламенения и большим
временам индукции, наименее точно определяется эксперименталь-
но и, соответственно, получается больший разброс в результатах при
расчетах по разным системам уравнений химической кинетики.
Сопоставление результатов, полученных по разным химическим
схемам, позволило выбрать систему редуцированных уравнений [10]
как одну из самых экономичных при достаточно хорошем описании
времени индукции во всем интервале температур.
Выше были приведены результаты физических экспериментов по
определению нижнего концентрационного предела воспламенения
водородно-воздушной смеси. Найдем теперь эту характеристику ме-
тодами вычислительного эксперимента. В этом случае задачу можно
идеализировать так, чтобы в явном виде определить роль отдельных
ведущих факторов. Главным фактором, влияющим на порог воспла-
менения, является время индукции горючей смеси. Однако поджиг
смеси требует дополнительного стороннего энерговложения. Относи-
тельный вклад этого энерговложения в энергетику и динамику среды
для бедных смесей может быть значительным, что способно исказить
значение порога воспламенения. Для исключения сторонних влия-
ний задачу о воспламенении водородно-воздушной смеси рассмотрим
в постановке, аналогичной классической задаче Я.Б. Зельдовича о
развитии спонтанной волны воспламенения на градиенте времени ин-
дукции [28] (в нашем случае на градиенте концентрации водорода). В
зависимости от объемной доли водорода в смеси инициирование го-
рения, т.е. накопление необходимого количества радикалов с их даль-
нейшей рекомбинацией и выделением энергии, происходит на разных
временн ´ых масштабах. Таким образом, при заданной постоянной тем-
пературе, при которой ожидается воспламенение стехиометрической
смеси, можно построить пространственно неоднородное распределе-
ние (градиент) концентрации водорода (что в данном случае эквива-
лентно градиенту времени индукции), на котором согласно механизму
Зельдовича может сформироваться спонтанная волна горения, распро-
страняющаяся из точки с минимальным временем индукции в сторону
с максимальным временем индукции. Механизм распространения та-
кой волны обусловлен только кинетикой протекания цепной реакции
98
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2013. № 1
