Наблюдается рост температуры и выход ее на уровень, соответству-
ющий температуре продуктов горения в 15%-ной смеси водорода с
воздухом. При этом отметим, что если в области поджига полностью
исключить присутствие водорода, а следовательно, и дополнительное
энерговложение за счет экзотермической реакции, то возгорание сме-
си может возникнуть только в случае, когда концентрация водорода
в области энерговложения за счет диффузии превысит 4%, в то вре-
мя как уменьшающаяся за счет теплопроводности температура в этой
области еще будет обеспечивать время индукции, меньшее по сравне-
нию с временем диссипации энергии.
Более детальный анализ перехода к стационарному режиму го-
рения на градиенте нарастающей концентрации показывает, что, как
видно из анализа сплошных кривых на рис. 6, процесс проходит че-
рез несколько стадий. Тепловая волна распространяется из области
энерговложения вдоль градиента концентрации из области наиболее
бедной смеси в область менее бедной смеси. В области с концентра-
цией водорода, меньшей 8%, скорость распространения волны реак-
ции с учетом малого энерговыделения за счет химической реакции
практически совпадает со скоростью распространения теплоты в сре-
де от зоны энерговложения. Далее в области нарастания концентра-
ции водорода до 10–11% наблюдаются ускорение тепловой волны и
перестройка профиля температуры, связанные со стартом интенсив-
ных химических реакций во фронте тепловой волны. В диапазоне
концентраций 8–10% в водородно-воздушной смеси реализуются не-
устойчивые режимы горения, что связано с конкуренцией теплового
и диффузионного механизмов распространения пламени. При преодо-
лении предела в 10–11% формируется устойчивая волна горения, в
которой волна реакции и тепловая волна распространяются совместно
в виде самоподдерживающегося комплекса. Таким образом, в случаях
старта тепловой волны из области с содержанием водорода менее 8%
наблюдаются три характерные стадии: 1) распространение теплоты
в слабо реагирующей среде, 2) возникновение неустойчивого горе-
ния, 3) формирование устойчивого режима горения. При выделении
энергии поджига в области 8–10%-ной концентрации водорода вос-
пламенение непосредственно рождает неустойчивую волну горения.
Такая волна, распространяясь вдоль градиента концентрации в сторо-
ну менее бедных смесей, очень скоро переходит в устойчивую волну
горения (см. рис. 6). При зажигании смеси в области с концентрацией
водорода более 11% вслед за воспламенением непосредственно сле-
дует формирование устойчивой волны горения.
Отметим, что задача о распространении тепловой волны вдоль гра-
диента концентрации позволяет визуализировать пределы существова-
ния и устойчивости волн горения, так как эволюция профиля тепловой
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2013. № 1
105
