Особенности самовоспламенения паров н-декана в воздухе при температурах 600–800 К

Experiments of n-decane/air self-ignition at the temperature range 600–800 K were carried out by rapid compression machine. It allowed obtaining temperature-concentration limits of transition from single-stage to two-stage ignition. High-speed video recording has let established that hot stage ignition always initiates near the piston surface or quartz window. These locations depend on gas temperature. Combustion of the test mixture occurs in the entire volume after that. Couple sequential photos of cool flame shows that it starts same near piston surface and has a complicated volumetric structure caused by the roll-up gas vortex. It is shown that partial n-decane pressure increasing during compression causes the non-equilibrium condensation process near the inner surfaces of combustion chamber. This leads to significant redistribution of n-decane concentration and determines local characteristics self-ignition of n-decane/air mixture.В условиях быстрого адиабатического сжатия изучены особенности самовоспламенения паров н-декана в воздухе при температуре 600–800 К, давлении 0,8–1,2 МПа, эквивалентных отношениях ϕ = 0,5–1,5 и постоянной плотности смеси 5,0 ± 0,5 кг/м3 . Установлены температурно-концентрационные пределы перехода от одностадийного к двухстадийному режиму самовоспламенения. Многоракурсная съемка обнаружила, что в зависимости от температуры «горячая» стадия процесса всегда возникает и развивается вблизи поверхности поршня либо торцевой стенки цилиндра сжатия, сопровождается одновременным переносом образованных очагов внутрь камеры сгорания, после чего происходит близкое к однородному самовоспламенение оставшейся смеси. Фотографии холодного пламени паров н-декана позволили определить пространственное положение очага самовоспламенения первой стадии – вблизи поверхности поршня. Установлено, что вблизи поверхности поршня на оси камеры находится застойная зона, вызванная вихревым тороидальным течением газа, в которой химическая реакция возникает с запозданием. Показано, что по мере увеличения парциального давления паров н-декана при сжатии процесс неравновесной конденсации топлива вблизи стенок камеры сгорания приводит к существенному перераспределению концентрации и температуры смеси по объему, что предопределяет локальные особенности ее последующего самовоспламенени