Cтраница 1
Маркштейн провел серию тонких экспериментов, в которых доказал, что такие волны действительно образуются и приводят к так называемой ячеистой структуре фронта пламени. Скоростная киносъемка обнаружила, что фронт пламени как бы распадается на ряд ячеек, выпуклостью направленных в сторону свежей смеси. Ячейки все время находятся в беспорядочном движении, причем большие ячейки увеличиваются за счет маленьких и расщепляются при достижении чрезмерной величины. В результате происходит известная нивелировка размеров ячеек, и можно говорить об их средней величине. Оценка, произведенная Маркштейном, показала, что размер этих ячеек не противоречит предположению о связи их характерной величины с длиной волны Ятах. [1]
Маркштейн наблюдал это явление экспериментально. В тех случаях, когда в его опытах возникали колебания фронта пламени как целого, скоростная киносъемка показывала, что ячеистая структура пламени имеет тенденцию к периодическому усилению и ослаблению - ячейки появлялись и исчезали в ритме вибрационного движения фронта пламени. Таким образом, можно говорить о том, что акустические колебания влияют на устойчивость фронта пламени, а следовательно, и на его структуру. [2]
Решение Маркштейна ляет интерес проанализировать, что может повлиять на их развитие. [3]
Решение Маркштейна позволяет найти длину волны, растущую с максимальной скоростью. Предположив, что неустойчивость пламени проявляется именно через эту длину волны, равную 2n / km, Маркштейн сопоставил ее с характерными размерами ячеек в ячеистых пламенах, которые, по его мнению, являются следствием гидродинамической неустойчивости плоского-пламени. [4]
Если константа Маркштейна р - 0, то зависимость инкремента от волнового числа более сильная, чем в исследовании Л. Д. Ландау, и коротковолновые возмущения не стабилизируются. [5]
Отметим, что идея Маркштейна об учете влияния процессов переноса лишь в соотношении для скорости распространения пламени аналогична стабилизирующему эффекту, исследованному ранее Л. Д. Ландау в связи с горением жидких взрывчатых веществ, о котором будет рассказано в отдельном раз-деле. [6]
Такое описание, предложенное Маркштейном ( G. H. Markstein) [72], является феноменологическим, поскольку в действительности скорость распространения меняется в условиях, когда искривление поверхности пламени сопровождается согласованным изменением распределений температуры и концентрации с обеих сторон от тонкого фронта пламени. Следовательно, зависимость скорости пламени от кривизны устанавливается не мгновенно. [7]
Как уже говорилось выше, Маркштейн уточнил теорию Ландау, введя вместо условия (38.6) другое, которое учитывает зависимость скорости сгорания от кривизны фронта пламени. [8]
Следующее приближение к решению Л. Д. Ландау показывает, что подход Маркштейна, вообще говоря, не является полным, так как необходимо учитывать поправки к нулевому приближению не только в одном граничном условии на фронте пламени, определяющем скорость его распространения по горючей смеси, но также в уравнениях движения и уравнениях диффузии и теплопроводности, - в них следует учитывать диссипативные члены. Подход Маркштейна, как уже говорилось, оправдан в том случае, когда энергия активации химической реакции цастолько велика, что в решении можно сохранить только члены, содержащие множителем этот большой параметр задачи, а остальные члены опустить. Подобная процедура не всегда верна; процессы диффузии и теплопроводности в пламени могут так компенсировать друг друга, что зависимость скорости пламени от температуры исчезает и роль большого множителя сводится на нет. [9]
Проведенное выше рассмотрение слабо искривленного фронта пламени позволяет вычислить константу Маркштейна. [10]
Кривая 1 отвечает исследованию, выполненному в постановке Л. Д. Ландау, кривая 2 - в постановке Маркштейна. [11]
Остановимся теперь на тех приближениях, которые лежат в основе уточнения теории Л. Д. Ландау, предложенного Маркштейном. [12]
Маркштейн сделал попытку проверить справедливость предпосылки, положенной в основу известных теорий распространения турбулентного пламени, согласно которой турбулентности в зоне горения и в набегающем потоке одинаковы. Для исследования этой проблемы при возможно более простых условиях он провел наблюдение не турбулентных, а ламинарных пламен, подверженных воздействию акустических колебаний или возмущенных колеблющейся проволочкой. [13]
Следующее приближение к решению Л. Д. Ландау показывает, что подход Маркштейна, вообще говоря, не является полным, так как необходимо учитывать поправки к нулевому приближению не только в одном граничном условии на фронте пламени, определяющем скорость его распространения по горючей смеси, но также в уравнениях движения и уравнениях диффузии и теплопроводности, - в них следует учитывать диссипативные члены. Подход Маркштейна, как уже говорилось, оправдан в том случае, когда энергия активации химической реакции цастолько велика, что в решении можно сохранить только члены, содержащие множителем этот большой параметр задачи, а остальные члены опустить. Подобная процедура не всегда верна; процессы диффузии и теплопроводности в пламени могут так компенсировать друг друга, что зависимость скорости пламени от температуры исчезает и роль большого множителя сводится на нет. [14]
Для целей, которые ставятся в настоящем параграфе, достаточно воспользоваться простым предположением Ландау. То новое, что вносит уточнение Маркштейна, будет вкратце рассмотрено ниже. [15]