Validation of the numerical model of a spark channel expansion in a low-energy atmospheric pressure discharge

Gas-dynamic expansion of a low-energy atmospheric pressure spark discharge was numerically simulated. The calculated data were compared with experimental results to validate the numerical model. A satisfactory correlation of spark photo images with a simulated spark channel expansion was observed. It was found out that an experimental total light intensity of spark discharge corresponds with spark radiation power. Time histories of a particle number concentration and energy input were calculated. Radial temperature, pressure, density and conductivity profiles at various times were investigatedЧисельно досліджено газодинамічне розширення низькоенергетичного іскрового розряду атмосферного тиску. Перевірка математичної моделі проведена шляхом порівняння чисельних та експериментальних результатів. Отримана задовільна кореляція фотозображень іскрового розряду з розрахунковими даними з розширення іскрового каналу. З’ясовано, що повна інтенсивність випромінювання іскрового розряду, яка отримана експериментально, відповідає потужності випромінювання іскри. Розраховано розподіл концентрації компонентів та динаміка вводу енергії в іскру. Досліджені розподіли температури, тиску, густини та провідності в радіальному розрізі в різні моменти часу.Численно исследовано газодинамическое расширение низкоэнергетического искрового разряда атмосферного давления. Проверка математической модели проведена путем сравнения численных и экспериментальных результатов. Получена удовлетворительная корреляция фотоизображений искрового разряда с расчетными данными по расширению искрового канала. Выявлено, что полная интенсивность излучения искрового разряда, получаемая экспериментально, соответствует мощности излучения искры. Рассчитано распределение концентрации компонентов и динамика ввода энергии в искру. Исследованы распределения температуры, давления, плотности и проводимости в радиальном сечении в разные моменты времени

Numerical simulation of influence of the non-equilibrium excitation of molecules on direct detonation initiation by spark discharge

The influence of the non-equilibrium excitation of molecules on a direct detonation initiation by spark discharge was evaluated by a comparison of simulation result when the delayed vibrational excitation was taken into account with a result where the excitation effect was neglected. A numerical model of the spark channel expansion in chemically reacting gas was used. It was found out that increased critical energy of detonation initiation caused by the delayed activation of the vibrational excited states of polyatomic molecules in an initiating shock wave.Досліджено вплив нерівноважного збудження молекул на пряме ініціювання детонації іскровим розрядом шляхом порівняння чисельних результатів моделювання у випадку урахування уповільненого коливального збудження з результатами розрахунків без урахування цього процесу. Для досліджень використано математичну модель розширення іскрового каналу в газі, що реагує. Виявлено, що зростання критичної енергії ініціювання детонації викликано уповільненим коливним збудженням багатоатомних молекул в ініціюючій ударній хвилі.Исследовано влияние неравновесного возбуждения молекул на прямое инициирование детонации искровым разрядом путем сравнения численных результатов моделирования в случае учета замедленного колебательного возбуждения с результатами расчетов без учета этого процесса. Для исследования использовалась математическая модель расширения искрового канала в реагирующем газе. Выявлено, что возрастание критической энергии инициирования детонации вызвано замедленным колебательным возбуждением многоатомных молекул в инициирующей ударной волне

Experimental investigation of arc column expansion generated by high-energy spark ignition system

The results of an experimental investigation of an improved spark-capacitor ignition system are presented. The high-speed shooting and oscillography techniques were used. Influence of the ignition system parameters on a size of an ignition region, a time scale of spark energy input and discharge efficiency has been found out. The reason of the high spark efficiency has been explained. Variants of circuit diagrams generating a single arc pulse and double arc pulse have been tested.Наведено результати експериментального дослідження удосконаленої іскро-конденсаторної системи запалювання. Використовувалися методи високошвидкісного фотографування і осцилографічного дослідження. Виявлено вплив параметрів системи запалювання на розмір області запалювання, динаміку введення енергії в іскру та ефективність розряду. Обґрунтовано причину високої ефективності введення енергії в іскру. Проведено тестування варіантів розрядного кола, що генерують одиночний і подвійний дугові імпульси.Представлены результаты экспериментального исследования усовершенствованной искроконденсаторной системы зажигания. Использовались методы высокоскоростного фотографирования и осциллографического исследования. Выявлено влияние параметров системы зажигания на размер области воспламенения, динамику ввода энергии в искру и эффективность разряда. Обоснована причина высокой эффективности ввода энергии в искру. Проведено тестирование вариантов разрядной цепи, генерирующих одиночный и двойной дуговые импульсы