nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2024-19-4-62-84nguphys-368Research ArticleФИЗИКА ЖИДКОСТИ, НЕЙТРАЛЬНЫХ И ИОНИЗОВАННЫХ ГАЗОВPHYSICS OF A FLUID, NEUTRAL AND IONIZED GASESОбзор исследований сценариев диффузионного горения микроструй водорода при их взаимодействииReview of Research on Scenarios of Diffusion Combustion of Hydrogen Microjets During Their Interaction with Each OtherТамбовцевА. С.TambovtsevA. S.

Александр Сергеевич Тамбовцев, младший научный сотрудник

Новосибирск

Alexander S. Tambovtsev, Junior Researcher

Novosibirsk

alsetams@gmail.comИнститут теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАНРоссияKhristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RASRussian Federation2024250220251946284Copyright © Тамбовцев А.С., 20252025Тамбовцев А.С.Tambovtsev A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/368

   В обзорной статье представлены результаты анализа особенностей процесса диффузионного горения водорода при истечении в воздушное пространство. В статье рассматриваются работы, посвященные экспериментальному изучению особенностей диффузионного горения одиночной микроструи водорода в зависимости от скорости истечения и способа воспламенения. Результаты систематизированы и выражены в безразмерных числах Рейнольдса. Также рассмотрен процесс диффузионного горения водорода при его истечении из сопловых устройств, обеспечивающих независимую соосную подачу воздуха. Рассматриваются экспериментально обнаруженные сценарии диффузионного горения микроструи водорода, окруженной потоком воздуха и впервые показанная возможность стабилизации процесса диффузионного горения микроструи водорода соосным потоком воздуха, истекающим из соосно расположенной кольцевой щели. Также рассматривается обнаруженный полезный эффект, позволяющий поддерживать горение водорода при воздействии потока водяного пара. Рассматривается эффект «запирания» процесса горения в узкой области конусовидной формы вблизи среза сопла при взаимодействии водорода, истекающего из кольцевого сопла, со сверхзвуковой струей воздуха, истекающей из соосно расположенного микросопла. Обсуждаются установленные условия и особенности взаимодействия двух одиночных микроструй водорода.

   This review article presents the results of the analysis of the features of the process of diffusion combustion of hydrogen during its outflow into the air space. The article considers works devoted to the experimental study of the features of diffusion combustion of a single hydrogen microjet depending on the outflow velocity and the ignition method. The results are systematized and expressed in dimensionless Reynolds numbers. The process of diffusion combustion of hydrogen during its outflow from nozzle devices providing independent coaxial air supply is also considered. Experimentally discovered scenarios of diffusion combustion of a hydrogen microjet surrounded by an air flow are considered, and the possibility of stabilizing the process of diffusion combustion of a hydrogen microjet by a coaxial air flow flowing out of a coaxially located annular gap is shown for the first time. The discovered useful effect, which allows maintaining hydrogen combustion under the influence of a water vapor flow, is also considered. The effect of “locking” the combustion process in a narrow cone-shaped region near the nozzle exit is considered during the interaction of hydrogen flowing out of an annular nozzle with a supersonic air jet flowing out of a coaxially located micronozzle. The established conditions and features of the interaction of two single hydrogen microjets are discussed.

диффузионное горениеводородмикроструивзаимодействие микроструйdiffusion combustionhydrogenmicrojetsmicrojets interactionИсследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ) (грант № 22-19-00151) (https://rscf. ru/en/project/22-19-00151/)The work was supported by the Russian Science Foundation (RSF), grant No. 22-19-00151 (https://rscf.ru/project/22-19-00151/)ReferencesГрек Г. Р., Козлов В. В., Литвиненко Ю. А. Устойчивость дозвуковых струйных течений : Учеб. пособие. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2012.Grek G. R., Kozlov V. V. and Litvinenko Yu. A. “Stability of Subsonic Jets,” The Manual with CD-ROM Pres-entation, Novosibirsk State University, Novosibirsk, 2012, pp. 1–208.Грек Г. Р., Козлов В. В., Коробейничев О. П., Литвиненко Ю. А., Шмаков А. Г. Особенности диффузионного горения микроструи водорода при различной пространственной ориентации выходного сопла // Вестн. НГУ. Серия: Физика. 2015. Т. 10, вып. 4. C. 60–76. DOI: 10.54362/1818-7919-2015-10-4-60-76 https://journals.nsu.ru/siberian-journal-physics/archive/2015/T10V2/3/0493/Grek G. R., Kozlov V. V., Korobeinichev O. P., Litvinenko Yu. A., Shmakov A. G. Features of the Diffusion Combustion of Hydrogen Microjet at Various Spatial Orientation of the Nozzle Exit. Vestnik NSU. Series: Physics, 2015, vol. 10, no. 4, pp. 60–76. (in Russ.). DOI: 10.54362/1818-7919-2015-10-4-60-76Козлов В. В., Грек Г. Р., Коробейничев О. П., Литвиненко Ю. А., Шмаков А. Г. Влияние направление вектора ускорения силы тяжести земли на диффузионное горение микроструи водорода // Вестн. ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2016. № 45. С. 175–192. DOI: 10.15593/2224-9982/2016.45.09 https://vestnik.pstu.ru/aero/archives/?id=&folder_id=5550Kozlov V. V., Grek G. R., Korobeinichev O. P., Litvinenko Yu. A., Shmakov A. G. Influence of the accelerationvector direction of earth gravity on diffusion combustion of the hydrogen microjet, Vest. PNIPU, Aerokosm. Tekhn., 2016, no. 45, pp. 175–192. (in Russ.) DOI: 10.15593/2224-9982/2016.45.09Козлов В. В., Грек Г. Р., Козлов Г. В., Литвиненко Ю. А., Шмаков А. Г. Экспериментальное исследование диффузионного горения круглой микроструи водорода при ее зажигании вдали от среза сопла // Сиб. физ. журн. 2017. Т. 12, № 3. С. 62–73.Kozlov V. V., Grek G. R., Kozlov G. V., Litvinenko Yu. A., Shmakov A. G. Experimental study of diffusion combustion of a round hydrogen microjet when it is ignited far from the nozzle exit. Siberian Journal of Physics, 2017, vol. 12, no. 3, pp. 62–73. (in Russ.)Шмаков А. Г., Грек Г. Р., Козлов В. В., Коробейничев О. П., Литвиненко Ю. А. Различные режимы диффузионного горения круглой струи водорода в воздухе // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2015. Т. 10. № 2. С. 27–41. DOI: 10.54362/1818-7919-2015-10-2-27-41 https://journals.nsu.ru/siberian-journal-physics/archive/2015/T10V2/3/0493/Shmakov A. G., Grek G. R., Kozlov V. V., Korobeinichev O. P., Litvinenko Yu. A. Different Conditions of the Round Hydrogen Jets Diffusion Combustion in Air. Vestnik NSU. Series: Physics, 2015, vol. 10, no. 2, pp. 27–41. (in Russ.) DOI: 10.54362/1818-7919-2015-10-2-27-41Козлов В. В., Литвиненко М. В., Литвиненко Ю. А., Тамбовцев А. С., Шмаков А. Г. Исследование режимов диффузионного горения микроструи водорода // Сибирский физический журнал. 2022. Т. 17, № 3. С. 12–21. DOI: 10.25205/2541-9447-2022-17-3-12-21 doi: 10.25205/2541-9447-2022-17-3-12-21Kozlov V. V., Litvinenko M. V., Litvinenko Yu. А., Tambovtsev A. S., Shmakov A. G. Study of the Regimes of Diffusive Combustion of a Hydrogen Microjet. Siberian Journal of Physics, 2022, vol. 17, no. 3, pp. 12–21. DOI: 10.25205/2541-9447-2022-17-3-12-21Козлов В. В., Грек Г. Р., Катасонов М. М., Литвиненко М. В., Литвиненко Ю. А., Тамбовцев А. С., Шмаков А. Г. Особенности горения круглой микроструи водорода в спутной струе воздуха // Сибирский физический журнал. 2019. Т. 14, № 2. С. 21–34. DOI: 10.25205/2541-9447-2019-14-2-21-34 doi: 10.25205/2541-9447-2019-14-2-21-34Kozlov V. V., Grek G. R., Katasonov M. M., Litvinenko M. V., Litvinenko Yu. А., Tambovtsev A. S., Shmakov A. G. Features of the Round Hydrogen Microjet Combustion in a Coaxial Air Jet. Siberian Journal of Physics, 2019, vol. 14, no. 2, p. 21–34. (in Russ.) DOI: 10.25205/2541-9447-2019-14-2-21-34Козлов В. В., Грек Г. Р., Литвиненко М. В., Литвиненко Ю. А., Тамбовцев А. С., Шмаков А. Г. Взаимодействие круглой микроструи воздуха с коаксиальной (спутной) струей водорода при его горении на сверхзвуковой скорости их истечения // Сибирский физический журнал. 2019. Т. 14, № 3. С. 53–63. DOI: 10.25205/2541-9447-2019-14-3-53-63 doi: 10.25205/2541-9447-2019-14-3-53-63Kozlov V. V., Grek G. R., Litvinenko M. V., Litvinenko Yu. А., Tambovzev A. S., Shmakov A. G. Air Round Microjet Interaction with Coaxial Hydrogen Jet at It Combustion for Supersonic Speed Jets Efflux. Siberian Journal of Physics, 2019, vol. 14, no. 3, p. 53–63. (in Russ.) DOI: 10.25205/2541-9447-2019-14-3-53-63Тамбовцев А. С., Козлов В. В., Литвиненко М. В., Литвиненко Ю. А., Шмаков А. Г. // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2022. № 71. С. 191–200. DOI: 10.15593/2224-9982/2022.71.21 https://vestnik.pstu.ru/aero/archives/?id=&folder_id=11271Tambovtsev A. S., Kozlov V. V., Litvinenko M. V., Litvinenko Yu. A., Shmakov A. G. Investigation of scenarios of diffusive combustion of hydrogen microjets during their interaction. PNRPU Aerospace Engineering Bulletin, 2022, no. 71, pp. 191–200. (in Russ.) DOI: 10.15593/2224-9982/2022.71.21

The authors declare that there are no conflicts of interest present.