Разработка оптических методов определения физических характеристик модельного огненного смерча тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Шерстобитов, Михаил Валентинович

• Шерстобитов, Михаил Валентинович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Шерстобитов, Михаил Валентинович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Горение, термины и определения

1.2 Огненный смерч как явление

1.3 Физическое моделирование огненных смерчей

1.4 Математическое моделирование огненных смерчей

1.5 Обзор оптических методов исследования компактных очагов горения. Обоснование применения оптических методов исследования модельных огненных смерчей

1.6 Предмет изучения и вопросы исследования

Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОГНЕННОГО СМЕРЧА

2.1 Горение жидкости. Метод моделирования огненного смерча

2.2 Компоненты скорости воздушного потока: измерения, сравнение с теорией. Высота модельного огненного смерча

Глава 3 АКТИВНЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЬНОГО ОГНЕННОГО СМЕРЧА,

3.1 Аппаратура и методика исследования модельного огненного смерча лазерным просвечиванием

3.2 Исследование флуктуаций интенсивности лазерного пучка, распространяющегося через модельный огненный смерч

3.3 Исследование флуктуаций дрожания изображения лазерного пучка, распространяющегося через модельный огненный смерч

3.4 Выводы по результатам лазерного просвечивания модельного огненного смерча

Глава 4 ПАССИВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЬНОГО ОГНЕННОГО СМЕРЧА

4.1 Регистрация модельного огненного смерча в видимом диапазоне.52 4.1.1 Анализ результатов

4.2. Тепловизионная регистрация модельного огненного смерч

4.2.1 Схема измерений с тепловизором Inframetrics 760

4.2.2 Анализ термограмм

4.2.3 Результаты применения тепловизора Inframetrics 760

4.2.4 Схема измерений с тепловизором JADE J530SB

4.2.5 Анализ термограмм

4.2.6 Результаты применения тепловизора JADE J530SB

4.3 Регистрация эмиссионных ИК-спектров модельного огненного смерча

4.3.1 Предпосылки и задачи для эмиссионной спектроскопии

4.3.2 Аппаратура и методика измерений

4.3.3 Анализ и обсуждение результатов

4.3.4 Выводы по результатам обработки спектров

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Таблицы максимумов частотных спектров

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Расчет эмиссионных спектров СО и С02

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка оптических методов определения физических характеристик модельного огненного смерча»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

При обширных природных и техногенных пожарах иногда возникают огненные смерчи (ОС). ОС характеризуются колоннообразным вытягиванием пламени захватывающим как часть площади горения, так и целиком очаг пожара. При мощном приземном радиальном притоке воздуха в зоне ОС интенсификация огненного воздействия существенно повышается. Актуальной задачей является уточнение физических параметров такого поведения пламени. Важной задачей является разработка методов обнаружения ОС, воздействия на них с целью разрушения, а с другой стороны, закрутка пламени используется для оптимизации процессов горения и теплопередачи в различных технических приложениях. Также важно исследовать физические параметры ОС для более точного моделирования этого явления.

Настоящая работа посвящена разработке оптических методов количественного определения физических параметров моделируемых огненных смерчей (МОС). Сам термин «огненный смерч» (в англоязычной литературе - fire whirl, fire tornado, firestorm) вобрал в себя два явления - довольно обширный пожар и торнадо (смерч). В работах, где описывается это явление, например [8,2123], а так же многочисленных работах по моделированию ОС и подобного процесса вихреобразования [9,10,12-17], основное внимание уделяется рассмотрению явления с позиций метеорологии, а также с позиций механики жидкости и газа. Однако не совсем полно освещен вопрос об использовании оптических методов для определения физических параметров ОС. В настоящей работе явление ОС моделируется в лабораторном масштабе и рассматривается с позиций оптики. Оптические методы позволяют оперативно исследовать подобные структуры, не внося искажений в горящий объем, дистанционно и безинерционно получать большой объем экспериментальных данных.

Цель работы

В работе ставятся цели по разработке оптических методов исследования физических параметров модельного огненного смерча (МОС):

1. Определение воздействия среды МОС на флуктуационные характеристики просвечивающего лазерного пучка;

2. Разработка методов регистрации собственного излучения МОС в видимом и ИК диапазоне для: определения флуктуационных свойств среды МОС, частоты вращения МОС, распределения яркостной температуры МОС, оценки коэффициента излучения МОС в ИК диапазоне;

3. Исследование спектрального состава РЖ-излучения МОС для анализа возможности идентификации режима МОС, диффузионного горения и определения «окон» прозрачности пламени.

Задачи исследования

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

1. Получить МОС в лабораторных условиях;

2. Разработать оптические схемы по просвечиванию МОС лазерным пучком с регистрацией флуктуаций интенсивности и дрожания изображения этого лазерного пучка;

3. Разработать схему регистрации флуктуационных характеристик собственного излучения МОС в видимом диапазоне;

4. Разработать тепловизионпую методику и выполнить исследования пространственного и временного распределения яркостной температуры МОС в ИК диапазоне;

5. Разработать методику и провести исследования эмиссионных ИК спектров МОС для анализа режима сгорания топлива.

Результаты работы

1. Разработан и создан стенд для моделирования огненного смерча в лабораторных условиях методом взаимодействия восходящего закрученного воздушного потока с пламенем горящего топлива в неподвижной емкости.

2. Показано, что спектры флуктуаций зондирующего лазерного пучка при отсутствии закрутки (диффузионном горении) подобны спектрам при распространении излучения в турбулентной атмосфере и существенно изменяются в режиме МОС.

3. Определена зависимость параметров флуктуаций зондирующего лазерного пучка, распространяющегося через смерч, от скорости закрутки воздушного потока.

4. Определена зависимость параметров флуктуаций собственного излучения МОС от скорости закрутки воздушного потока.

5. Определена частота вращения МОС по анализу флуктуаций собственного излучения МОС в видимом диапазоне.

6. Определена частота вращения МОС по анализу временных последовательностей термограмм.

7. Разработан критерий определения режима сгорания топлива по анализу изменений соотношения амплитуд максимумов ИК спектров МОС.

Защищаемые положения

По результатам представляемой работы на защиту выносятся следующие 4 положения:

1. Частоты максимумов спектров флуктуаций интенсивности и спектров дрожания изображения зондирующего лазерного пучка, распространяющегося горизонтально через модельный огненный смерч, растут линейно с увеличением скорости закрутки (п,оборотов/с) внешнего воздушного потока, начиная со значений п=2 (в спектрах дрожания изображения) и п=4,5 (в спектрах флуктуаций интенсивности). С учетом переходного режима, при п > 0, указанные параметры описываются уравнением вида

G(n) = at + brn + ct-exp(-n/kt), где ah bit Ci, kj - константы; индекс i соответствует виду флуктуаций.

2. Спектральные функции временных флуктуаций собственного излучения модельного огненного смерча в ИК и видимом диапазоне имеют максимум, который соответствует частоте вращения модельного огненного смерча.

3. В эмиссионных спектрах пламени (топливо - этанол) отношение суммы спектральных интенсивностей в интервале 4345+4501 (нм) к соответствующей сумме в интервале 2829+2993(нм) в режиме модельного огненного смерча возрастает с высотой пламени, а в диффузионном режиме горения соответствующие значения этого отношения имеют постоянный уровень.

4. В модельном огненном смерче распределение яркостной температуры по высоте носит колебательный характер до 0.5 + 0.75 высоты и затем быстро спадает, а распределение яркостной температуры в горизонтальном сечении описывается уравнением вида:

Т (х) =ТШ ■ ехр (- ((х - л;ш) / я)2),

где Тт, х„, - максимальная температура и ее координата, а - полуширина распределения на уровне Me

Научная новизна

В настоящей работе:

• установлена зависимость флуктуаций интенсивности и дрожания изображения лазерного пучка от скорости закрутки МОС;

• впервые из анализа временных рядов термограмм МОС и флуктуаций интенсивности собственного излучения МОС определена частота вращения МОС;

• обнаружено различие в эмиссионных ИК спектрах режима МОС и диффузионного режима горения топлива.

Достоверность результатов Основным принципом при проведении данной работы был принцип повторяемости эксперимента - при одинаковой топливной загрузке и одинаковых

Основная часть работы выполнена в рамках НОЦ г/к № 02.740.11.0674

Апробация результатов работы

Основные результаты исследований, представленных в диссертации, докладывались на международных и региональных конференциях, в том числе на:

• международной конференции «Сопряженные задачи механики информатики и экологии» (г. Горноалтайск, 2004 г.);

• XIII симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, 2005);

• 6-й международной конференции «Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия» (Иркутск, 2005 г.);

• международной конференции «Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф» (г. Томск, 2008 г.);

• XI, XII, XIV, XVI, XVII, XIII международных симпозиумах "Atmospheric and Ocean optics. Atmospheric Physics" Symposium Proceedings (r. Tomsk, 2004, 2005, 2007, 2009, 2011 г., г. Иркутск, 2012г.);

• 14-м Минском международном форуме по тепломассообмену, (г. Минск,2012 г.);

• международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики» - АПР-2012 (г. Томск 2012 г.);

• XVII, XIX, XX Рабочих группах «Аэрозоли Сибири», (г.Томск, 2010 г, 2012-2013гг.).

Основные положения диссертации также обсуждались на научных семинарах лаборатории распространения волн ИОА СО РАН.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ, 8 из которых входят в список журналов, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад автора

В части работы, посвященной лазерному просвечиванию МОС и регистрации собственного излучения МОС в видимом диапазоне, автор участвовал в проведении экспериментов, обработке и интерпретации результатов эксперимента. В части работы посвященной тепловизионной диагностике и спектральному анализу МОС, вклад автора состоял в постановке задачи, в подготовке и проведении экспериментов, в разработке методов обработки и интерпретации экспериментальных данных.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 80 работ и 2-х приложений. Общий объем диссертации - 100 страниц, включая 36 рисунков и 10 таблиц.

В первой главе описывается предмет изучения, рассматривается понятие процесса горения, приводится краткая классификация типов горения применительно к предмету изучения. Далее дается описание ОС как явления, описывается несколько примеров возникновения ОС во время пожаров, рассматривается два вида ОС, упоминаемых в литературе. Рассматриваются существующие подходы в изучении ОС путем моделирования, приводятся результаты как математического, так и физического моделирования ОС в лабораторном масштабе. Приводятся оценки подобия МОС и ОС. В дальнейшем показывается, что существующие исследования МОС сфокусированы в основном на проблематике свойственной дисциплине механики жидкости и газа такого процесса, в то время как оптико-физические свойства исследованы недостаточно. При анализе математических моделей закрученных огненных потоков в открытом пространстве показано, что существующие модели весьма громоздки и не позволяют рассчитывать оптико-физические параметры МОС. В заключении главы описываются оптические методы применительно к МОС и ставятся задачи для исследования.

частотах закрутки воздушного потока надежно генерировался МОС с практически неизменными параметрами.

При расчете спектральных функций флуктуаций параметров просвечивающего МОС лазерного пучка, флуктуаций собственного излучения МОС в видимом диапазоне достоверность обеспечивалась учетом исходных параметров (просвечиванием трассы без МОС, приемом фонового излучения), «сглаживанием» спектров по 100 значениям.

При тепловизионной регистрации МОС все анализируемые термограммы выбирались при достижении стационарного режима процесса, так же производилось «сглаживание» полученных спектров по 20 значениям

При получении ИК спектров МОС, для обеспечения статистический надежности, рассчитывались параметры, основанные на учете -250 отсчетов спектра. Обработка и аппроксимации данных производилась с применением методов статистической обработка результатов.

Полученные результаты сопоставлялись с известными подобными результатами в литературе и не противоречат известным физическим законам.

Проводилось обсуждение всех полученных результатов работы как путем публикаций в рецензируемых журналах, так и в докладах на конференциях и симпозиумах.

Практическая ценность

Разработаны оптические методы определения физических параметров МОС. Изучена зависимость этих параметров от скорости закрутки воздушного потока, генерирующего МОС. Предложенный метод формирования устойчивого горения топлива в режиме МОС может быть использован в технике. На основании полученных в работе результатов возможно создание: пассивного оптического датчика для определения частоты вращения закрученного пламени; лазерного датчика контроля частоты закрутки пламени; определение режима горения, на установках подобных в представленной работе, на основе различий в эмиссионных ИК спектрах по высоте пламени.

Вторая глава посвящена описанию установки по генерации МОС. Приводятся результаты измерений тангенциальной компоненты скорости воздушного потока. Проводится сравнение полученного на экспериментальной установке воздушного потока с известными решениями уравдения Навье-Стокса -вихрями Рэнкина и Бюргерса. Приводится описание оптико-физических параметров, которые характеризуют МОС и в дальнейшем измеряются с помощью оптических методов.

Третья глава посвящена методам лазерного просвечивания МО С. Приведены схемы разработанные для исследования двух параметров прошедшего МОС лазерного пучка: флуктуации интенсивности и дрожаний изображений лазерного пучка.

Приводятся основные результаты анализа частотных спектров для этих двух параметров лазерного просвечивания. Рассмотрено поведение спектров в низкочастотной и в высокочастотной областях. Также анализируется зависимость частоты максимума спектров от скорости закрутки воздушного потока. Обсуждаются отличия в полученных данных. Учитывая подобие полученных спектров со спектрами лазерного излучения в свободной атмосфере, приводятся оценки структурной характеристики флуктуаций показателя преломления по формулам метода плавных возмущений, развитых для свободной атмосферы.

Четвертая глава посвящена исследованию МОС пассивными оптическими методами. Регистрации собственного излучения МОС осуществляется:

• в видимом диапазоне с помощью ФЭУ,

• в ИК - диапазоне с помощью двух типов тепловизоров,

• в ИК - диапазоне с помощью спектрографа.

Анализируются частотные спектры сигналов собственного излучения МОС в видимой области и временных рядов термограмм МОС в ИК диапазоне. Частотные спектры в видимой области анализируются на предмет скорости возрастания до максимума и убывания в высокочастотной области, анализируется смещение частоты максимума спектра от частоты закрутки воздушного потока

Путем анализа последовательных временных рядов термограмм обосновывается возможность определения частоты вращения МОС.

В заключительной части главы приводится описание регистрации эмиссионных спектров МОС в диапазоне 2,5+5 мкм на различных высотах от поверхности топлива. Анализируются величины сумм спектральных интенсивностей в окрестностях двух спектральных максимумов. Путем сравнения отношения этих сумм показывается, что таким способом • возможно разделить свободное диффузионное горение и режим МОС.

В разделе Заключения приведены основные результаты проделанной работы и намечены перспективы дальнейших исследований.

В разделе Приложения приведены таблицы со значениями частоты и амплитуды основных максимумов спектров, полученных из временных рядов термограмм, а также расчетные графики эмиссионных спектров для газов СО и СОг при 1000К.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Горение, термины и определения

Ввиду того, что объект исследования настоящей работы представляет собой некий горящий объем, следует остановиться на определении самого процесса горения и структуры пламени применительно к проведенным исследованиям.

С точки зрения физики горение представляет собой процесс, при котором превращение вещества сопровождается интенсивным выделением энергии, тепло-и массообменом с окружающей средой и обычно сопровождается видимым пламенем. Процесс горения, с химической точки зрения, представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, с интенсивным выделением тепла, способную протекать с ускорением. Химическая реакция горения обычно состоит из большого числа элементарных химических реакций, протекающих параллельно. В отличие от взрыва, горение протекает с более низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны [1]. Условия термического самоускорения могут быть обеспечены для реакций с достаточно большими тепловыми эффектами и энергиями активации. Наиболее обширный класс реакций горения представляет окисление углеводородов, например, при сгорании растительного природного топлива. В природных пожарах и в большинстве городских пожаров окислителем выступает кислород воздуха. Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо может быть инициировано зажиганием. При фиксированных внешних условиях (давление, температура, размеры реактора, параметры тепло- и массопереноса и др.) непрерывное горение может протекать в стационарном режиме, когда основные характеристики процесса - скорость реакции, количество тепла, выделяющегося в единицу времени (мощность тепловыделения), температура и состав продуктов -не изменяются во времени, либо в периодическом режиме, когда эти характеристики колеблются около своих средних значений. Вследствие сильной

нелинейной зависимости скорости реакции от температуры, процессы горения отличаются большой восприимчивостью к незначительным изменениям внешних условий. Реакция может перейти в режим горения, либо развитое горение может прекратиться. Например, добавляя более сухое топливо в очаг горения, можно значительно ускорить реакцию и мощность тепловыделения. При горении более влажного топлива скорость горения может замедлиться из-за того что вода имеет большую теплоемкость и при некоторой влажности топлива реакция вообще прекращается. Кроме горючей массы, в топливе содержится нейтральный к реакции горения компонент - балласт. Балласт просто присутствует в зоне реакции, лишь поглощая энергию тепловыделения. В качестве балласта обычно выступает вода и минеральные вещества. Конечными продуктами полного сгорания являются С02, Н20, N2, БСЬ (при избытке кислорода может образовываться небольшое количество N0*, ЭОз и прочих веществ). В процессе горения в зависимости от состава горючего, температуры и количества окислителя образуются и различные промежуточные продукты (СО, СН4, БО и ДР.) СП-

При адиабатическом (отсутствует теплообмен между реагирующей системой и окружающей средой) сжигании горючей смеси могут быть рассчитаны:

• количество выделившегося при горении тепла,

• температура горения, которая могла бы быть достигнута при полном сгорании (адиабатическая температура горения),

• состав продуктов, если известны состав исходной смеси и термодинамические функции исходной смеси и исходных продуктов.

Если состав продуктов заранее известен, то температура горения может быть рассчитана из условия равенства внутренней энергии системы (при постоянном объеме) или ее энтальпии (при постоянном давлении) в исходном и конечных состояниях [1]. На практике условия адиабатичности горения обеспечиваются в тех случаях, когда реакция успевает завершиться прежде, чем станет существенным теплообмен между реакционным объемом и окружающей

средой. Например, в камерах сгорания крупных реактивных двигателей, в больших реакторах, при быстро распространяющихся волнах горения. В неперемешанных системах возможно диффузионное горение, при котором реакция локализуется в относительно тонкой зоне (фронт горения), отделяющей горючее от окислителя, и определяется скоростью диффузии реагентов в эту зону. Так происходит, например, горение паров жидкостей в смеси с воздухом. [4]

Из множества соединений, которые могут выступать в роли окислителя, в настоящей работе рассматривается единственный окислитель - кислород воздуха. Диффузионное горение - это процесс горения предварительно неперемешанной смеси горючего и окислителя, при котором основную роль играют процессы диффузии во фронт пламени. При диффузионном горении возможно неполное сгорание с образованием, например, СО. Конечными продуктами полного сгорания для углеводородного топлива являются СОг и Н20 не сгоревших горючих газов, например - СО, СН4 и других. Существует также кинетическое горение - когда окислитель и горючее предварительно перемешаны, но в настоящей работе такой тип горения не рассматривается. Из многообразия форм диффузионного горения [3,4] в настоящей работе используется схема, когда кислород воздуха диффундирует к парам жидкого топлива. В результате такого взаимодействия образуется пламя. Например, пламя спиртовки, керосиновой лампы и т.п. Диффузионное горение может протекать как в ламинарном режиме, так и, по мере возрастания скорости реагентов, в переходном и далее в турбулентном режиме. Эти газодинамические режимы горения зависят от линейной скорости перемещения реагентов и характеризуются числом Рейнольдса [2]:

где V - линейная скорость газового потока, м/с;

- характерный размер потока, м; р - плотность газа, кг/м ;

[л - динамический коэффициент вязкости, Н-с/м2

Для различных газов число Рейнольдса варьируется, но в атмосфере его оценочные значения для наступления указанных режимов следующие [5]: Ламинарный режим - Яе ниже 2* 103, Переходной режим -Яе ~ 2 * 103 ~ 104, Турбулентный режим - Яе выше 104.

Подобно режимам горения ведет себя и толщина фронта горения (5):

^лам инарнао ^ ^переходного ^ ^турбулентного

На рис.1 показан процесс перехода от ламинарного к турбулентному режиму горения на примере газового факела по мере увеличения скорости истечения газа.

Рисунок 1 - Переход диффузионного пламени от ламинарного к турбулентному при возрастании скорости струи. 1- ламинарное диффузионное пламя; 2- переходная область; 3 - турбулентное диффузионное пламя; 4 - огибающая высоты пламени; 5 огибающая точек перехода режима горения [2].

Заметим, что зависимость, приведенная на рис.1, выполняется лишь для небольших размеров форсунок. Для форсунок большого диаметра высота факела продолжает нарастать и в области 2 и далее в области 3, лишь претерпевая излом на границе областей 1-2 [2],

1.2 Огненный смерч как явление

Неконтролируемое горение приводит к пожарам, как природным, так и техногенным. Обширный пожар - катастрофическое явление. Вследствие притока окислителя и всплывания нагретых продуктов горения под действием сил

плавучести, над пожаром образуется конвективная колонка [6], которая зависит от типа пожара. Для слабых и средних низовых пожаров конвективная колонка выражена нечетко. Пожары высокой интенсивности сопровождаются развитием мощной конвективной колонки и распространением в атмосфере, как газообразных продуктов, так и различных аэрозольных примесей (сажа, пыль, и т.п.). Когда продукты горения из большого количества участков пожара устремляются в одну конвективную колонку, тем самым подпитывая ее относительно остальной горящей площади, либо весь обширный очаг пожара (до нескольких квадратных километров) образует над собой одну конвективную колонку, то такое явление по аналогии с торнадо называется огненным смерчем. Интенсивное выделение тепла в центре такого ОС поднимает вверх громадные массы продуктов горения, создавая мощные приповерхностные ветры, которые подают кислород к очагу пожара. ОС может подниматься до верхних слоев тропосферы. Иногда, при пока еще строго не установленном наложении внешних атмосферных процессов, такая колонка начинает вращаться, при этом существенно уменьшается ее диаметр и возрастает высота [7].

ОС - явление, довольно редко реализующееся в природе, относится к широкому классу когерентных структур, которым присуще наличие нестационарного организованного движения крупномасштабных образований (больших вихрей), имеющих устойчивую и типичную пространственно -временную форму. Качественно ОС можно рассматривать как трансформацию очага горения в столб пламени. При анализе работ описывающих ОС следует выделить два подвида по признаку вовлеченности очага пожара в такое колоннообразное горение. Например, в [7] описывается вращающийся ОС питаемый лишь частью очага лесного пожара. Такие ОС можно назвать локальными. Пример подобного ОС представлен на рис.2.

Однако известны случаи, когда весь очаг пожара вовлекался в один мощный ОС. Например, такой ОС возник при возгорании нефтехранилища с США в 1926 году [7], во время Второй мировой войны, при бомбардировке Дрездена в 1945

году [20], при масштабных бомбардировках Гамбурга в 1943 году[21-23], когда возникали ОС со столбом дыма порядка нескольких километров высотой.

Рисунок 2 - Огненный смерч вблизи построек во время лесного пожара 15 ноября 2008, в Иорба-Линде, Калифорния [18]

На настоящий момент, по-видимому, еще нет строгой классификации ОС по площади очага горения, питающей ОС, относительно всей площади пожара.

ОС приводит к катастрофическому воздействию на окружающую среду, вследствие более интенсивного воздействия закрученного потока пламени. В ОС вследствие протекания быстрых химических реакций горения, а так же из-за высоких скоростей потока во взаимодействии с внешним движением атмосферы непрерывно флуктуирует поле температуры, и скорости движения среды. Это обуславливает также сильные флуктуации показателя преломления, что видно даже на примерах небольших горящих объектов. Интерес к таким структурам вызван как с точки зрения фундаментальных исследований, так и их практического применения, например для повышения эксплуатационных характеристик, экологичности энергетических установок, использующих теплоту сгорания топлива.

ОС сходен по природе с пылевыми смерчами, которые образуются при всплывании горячего воздуха от нагретой солнцем поверхности земли [7], но отличается от обычных атмосферных смерчей рядом дополнительных факторов: • наличием источника выделения энергии в достаточно большом объеме за счет сгорания горючих газов, образующихся в результате пиролиза топлива;

• конвективной колонкой, возникающей над пожаром в результате действия силы Архимеда;

• мощным притоком окислителя (воздуха) в зону горения в результате разности давлений внутри смерча и в окружающей среде. [32].

Итак: огненный смерч (ОС) представляют собой явление, при котором возникает колоннообразный дымо-огненный столб, существенно превосходящий по высоте породивший его пожар. Причем из представленных выше описаний ОС следует что они (ОС) бывают двух разновидностей:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шерстобитов, Михаил Валентинович, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Процессы горения и показатели пожарной опасности: учебное пособие / A.B.Тарасов, И.В.Степанова. СПб.: Изд-во СПб. Государственного университета путей сообщения, 2008. —37 с.

2. Лавров, Н.В. Введение в теорию горения и газификации топлива / Н.В. Лавров, А.П. Шурыгин. — М.: Изд-во АН СССР, 1962. —217с

3. Сполдинг, Д.Б. Горение и массообмен/ Д.Б. Сполдинг. - М.: Машиностроение, 1985.-240 с.

4. Корольченко, А.Я. Процесс горения и взрыва / А.Я. Корольченко. - М.: Пожнаука, 2007. - 266 с.

5. Производственная безопасность. Часть 3. пунктЗ.1 Пожарная безопасность: учебное пособие / B.C. Бурлуцкий, Г.В. Бушнев, C.B. Ефремов; под ред. C.B. Ефремова. — СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2012. - 177 с.

6. Гришин, A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / A.M. Гришин. - Новосибирск: Наука, 1992. - 407 с.

7. Наливкин, Д. В. Смерчи / Д. В. Наливкин. - М.: Наука, 1984. - 112 с.

8. King, A.R. Characteristics of a fire induced tornado / A.R. King // Aust. Meteor. Mag. - 1964.-№44.-p. 1-9.

9. Гостинцев, Ю.А., Численное моделирование динамики пламени, огненных вихрей и штормов при пожарах на открытом пространстве/ Ю.А.Гостинцев, А.М.Рыжов // Изв. РАН. Мех. жидкости и газа. - 1994. - №6. - С. 52-61.

10. Руди, Ю.А. Математическое моделирование горения внутренних закрученный потоков и формирования огненных смерчей: дис. ...канд. физ. -мат. наук: 01.02.05/ Руди Юрий Анатольевич. -Томск., 2009. - 165с.

11. Алексеенко, C.B. Введение в теорию концентрированных вихрей / С.В.Алексеенко, П.А.Куйбин, В.Л.Окулов. - Новосибирск: Изд-во Института теплофизики СО РАН, 2003. - 504 с.

12. Гришин, А. М. Математическое исследование влияния внешней циркуляции на структуру огненных смерчей / А. М.Гришин, О.В.Матвиенко, Ю.А.Руди // Изв. ВУЗов. Физика.-2009.-Т. 52.-№ 2/2. - С. 100-106.

13. Бубнов, Б.М. Термическая структура и турбулизация торнадоподобных вихрей от локализованных источников тепла над вращающимся диском / Б.М.Бубнов // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. - 1997. - Т. 33. -№4. - С. 434-442.

14. Гришин, A.M.Физическое моделирование огненных смерчей / А.М.Гришин, А.Н.Головапов, Я.В.Суков //Докл. РАН. - 2004. - Т.395. - №2. - С. 196-198.

15. Гришин, А.М.Теоретическое и экспериментальное исследование теплового смерча / А.М.Гришин, А.Н.Голованов, И.В.Матвеев // Изв. ВУЗов. Физика. - 2009. -Т. 52. - № 2/2. - С.78-83.

16. Гришин, A.M. Физическое и математическое моделирование огненных смерчей / А.М.Гришин // Изв. ВУЗов. Физика. - 2009. - Т. 52. - № 2/2. - С.92-99.

17. Гришин, A.M. Экспериментальные исследования огненных смерчей / A.M. Гришин, А.Н. Голованов, A.A. Строкатов, Р.Ш. Цвык. // Докл. РАН. - 2005. -т.400. - №5.-С.618-620

18. Алексеенко, С.В. Закрученные потоки в технических приложениях (обзор) / С.В. Алексеенко, B.JI. Окулов // Теплофизика и аэромеханика. - 1996. - Т.З. - №2 -С,101-138.

19. Макныо, Д. Огненный торнадо [электронный ресурс]/ Д Макпыо // — 2012.— Режим доступа: http://4stor.ru/prirodnie-anomalnie-yavlenia/58266-ognennyy-tornado.html

20. Словецкий, В. Уничтожение Дрездена. Зачем это было сделано? [электронный ресурс]/ В.Словецкий//Свободная пресса. - 2011 - 23 октября - Режим доступа: http://svpressa.ru/society/article/48694/

21. Brunswing, Н. Feuersturm über Hamburg/ Н. Brunswing// Motorbuch, Stuttgart, Germany. - 1981.

22. Schubert, R. Examination of the Building Density and Fuel Loading in the Districts Eimsbüttel and Hammerbrook in the City of Hamburg as of July 1943 (translation)/ R. Schubert./ZMenlo Park: Calif:Stanford Research Institute. - 1969. - Project MU-6464

23. Ebert, C.H. The Meteorological Factor in the Hamburg Fire Storm / C.H.Ebert //, Weatherwise. - 1963, - Vol. 16. - P. 70-75.

24. Гришин, A.M. Исследования распространения лазерного излучения через высокотемпературную закрученную струю / A.M. Гришин, В.М. Сазанович, А.А. Строкатов, Р.Ш. Цвык. // Оптика атмосф. и океана. - 2006. - Т. 19. - № 12. -С. 1042-1046.

25. Гришин, A.M. Экспериментальные исследования огненных смерчей / A.M. Гришин, А.Н.Голованов, В.В.Рейно, В.М. Сазанович, А.А. Строкатов, Р.Ш.Цвык, М.В. Шерстобитов. // Оптика атмосф. и океана. - 2007. - Т.20. - №3. - С.237-242.

26. Гришин, A.M. Экспериментальные исследования огненных смерчей / A.M. Гришин, В.В.Рейно, В.М. Сазанович, Р.Ш.Цвык, М.В. Шерстобитов. // Оптика атмосф. и океана. - 2008. - Т.21. - № 2. - С. 158-163.

27. Гришин, A.M. Экспериментальные исследования огненных смерчей / A.M. Гришин, В.В.Рейно, Я.В. Суков, Р.Ш.Цвык. // Оптика атмосф. и океана. - 2008. -Т.21. - № 9. - С.766-772.

28. Byram, G. М. Fire Whirlwinds in the Laboratory / G. M.Byram, R. E.Martin.// Fire Control Notes. - Vol.23. - 1962. - P. 13-17.

29. Emmons, H.W. The fire whirl / II.W. Emmons, S.J. Ying.// USA.: Pittsburgh, Pa: Combustion Institute.: in Proceedings of the 11th International Symposium on Combustion. - 1967. - P.475- 488.

30. Вараксин, А.Ю. Генерация свободных концентрированных воздушных вихрей в лабораторных условиях / А.Ю.Вараксин, М.Э.Ромаш, С.И.Таекин, В.Н. Копейцев. // Теплофизика высоких температур. - 2009. - Т.47. - №1. - С.84-88.

31. Вялых, Д.В. Портативное твердотельное устройство с ручным приводом для генерации огненных вихрей / Д.В.Вялых, А.Е.Дубинов, Д.Ю.Колотков, И.Л. Львов, С.А. Садовой, Е.А. Садчиков.//Приборы и техника эксперимента. - 2013. -№3. - С. 109.

32. Строкатов. А.А. Физическое моделирование огненных и тепловых смерчей: дисс. ... канд. физ.-мат. наук: 01.02.05 / Антон Анатольевич Строкатов. - Томск. 2007.- 132 с.

33. Кэрьер, Ж.Ф. Огненные смерчи / Ж.Ф. Кэрьер, Ф.И. Фендел, П.С. Фелдман // Теплопередача. - 1985. - Т. 107. -№1. - С. 16-25.

34. Вулис, JI.A. Основы теории газового факела / JI.A. Вулис, Ш.А. Ершип, JI. П. Ярин; под ред. JI.A. Вулиса. - Ленинград: Энергия. - 1968. - 204 с.

35. Гришин, A.M. Математическое моделирование огненных смерчей / A.M. Гришин, О.В. Матвиенко // Вестник Томского Государственного университета. -2004. -№10 - СЛ 2-31.

36. Гришин, A.M. Математическое моделирование формирования тепловых смерчей / A.M. Гришин, О.В. Матвиенко, Ю.А. Руди. // Инженерно-физический журнал. - 2008. - Т.81. - №5. - С. 860-867.

37. Гришин, A.M. Математическое моделирование огненных смерчей / A.M. Гришин, О.В. Матвиенко. // V Минский международный форум по тепло- и массообмену: тез. докл. и сообщ. - Минск. - 2004.

38. Завершинский, И.П. Эволюция вихря Рэнкина в газе с источником тепловыделения / И.П. Завершинский, А.И. Климов, Н.Е. Молевич, Д.П. Порфирьев. // Письма в "Журнал теоретической физики". - 2009. - Т.35. - №7. -С.106-110.

39. Гиль В.В. Оптические методы исследования процессов горения / В.В. Гиль. -Минск : Наука и техника, 1984. - 128 с.

40. Скорнякова, Н.М. Применение теневого фонового метода/ Н.М. Скорнякова.// Москва: конференция ОМИП. - 2009. - 23-26 июня.

41. Карачинов, В.А. Решеточные методы визуализации и исследования тепловой структуры диффузионного пламени / В.А. Карачинов, C.B. Ильин, А.В.Петров, В.А. Манухин, A.C. Ионов. // Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. - 2012. - №68 - С.95-98.

42. - Алексеев, М.М. Метод цифровой фотометрии в исследовании структуры вихревого пламени / М.М. Алексеев, В.П. Самсонов.// Письма в "Журнал теоретической физики". - 2007. - Т.ЗЗ. - №11 - С. 34-39.

43. Шерстобитов, М.В. О различии в эмиссионных спектрах ИК-спектрах этанола при свободном диффузионном горении и в режиме воздействия

воздушного потока при моделировании огненного смерча / М.В. Шерстобитов, Р.Ш. Цвык. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2013. - Т.56. - №1 - С. 90-94.

44. Борзов, С.М. Оптическая диагностика процессов горения газообразных углеводородов : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 01.04.05 / Борзов Сергей Михайлович. - Новосибирск, 2000. - 21 с.

45. Дулин, В.М. Исследование газодинамической структуры потока в закрученном турбулентном пламени стереоскопическим методом цифровой трассерной визуализации / В.М. Дулин, Ю.С. Козорезов, Д.М. Маркович, М.П. Токарев. // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. - 2009. - Т.4. -№3. - С. 30-42.

46. Борисов, A.A. Газофазное воспламенение углеводородов / A.A. Борисов, Н.М. Рубцов, Г.И. Скачков, К.Я. Трошип.// Химическая физика. - 2012. - Т.31. - №8. -С.30.

47. Дулин, В.М. Применение современных оптических методов для диагностики пространственной структуры турбулентных пламен / В.М. Дулин, Д.М. Маркович, М.П. Токарев, Л.М. Чикишев.// Автометрия. - 2012. - Т.48. -№ 3. - С.22-32.

48. Боровский, А. Пирометрический измерительный комплекс для стационарного контроля пылеугольной топки / А. Боровский, Л. Герасимов, С. Дружинин, Д. Мядзелец, А. Сидоренков, В. Филиппов. // Современные технологии автоматизации. - 2000г. - №4. - С.70-77.

49. Ли, Ч.Б. Структура диффузионных пропиленовых сажистых и бессажевых пламен при облучении лазером / Ч.Б. Ли, В. Ли, К.Ч. О, Х.Д. Шин, Д.К. Ён. // Физика горения и взрыва. - 2006. -Т.42. -№6. - С.74-81.

50. Саданандан, Р. Взаимодействие поля течения и структуры пламени в осциллирующем вихревом пламени / Р.Саданандан, М.Штор, В Мейер. // Физика горения и взрыва. - 2009. - Т.45. - №5. - С. 16-28.

51. Миронов, С.Г. исследование оптическим методом процесса вибрационного горения водорода в трубах. / С.Г. Миронов, A.B. Потапкин. // Физика горения и взрыва. - 2006. - Т.42. - № 1. - С.34-38.

52. Тригуб, M.B. Визуализация процесса СВС, с использованием активных сред CUBR-лазеров / М.В. Тригуб, Г.С. Евтушенко, А.И. Кирдяшкин, В.Д. Китлер, P.A. Юсупов, Ф.А. Губарев, С.Н. Торгаев, Д.В. Шиянов // Ползуновский вестник..-2012.-№2-1. С. 181-184.

53. Абруков, B.C. Интерферометрия процессов горения. Обзор возможностей метода. / B.C. Абруков, В.М. Мальцев. // Исследование процессов неустойчивого горения. - Чувашский государственный университет, 1984. - С.87-104.

54. Дулин, В.М. Влияние горения на структуру течения закрученной струи / В.М. Дулин, JIM. Чикишев, Д.М. Маркович, К. Ханъялич. // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. - 2012. - Т.7. — №4. - С.68-78.

55. Анцыгин, В.Д. Трансформация спектральных свойств углеводородного пламени при изменении режима горения / В.Д. Анцыгин, С.М. Борзов, О.И. Потатуркин, H.H. Шушков. // Автометрия. - 1997. - №6. - С.9-13.

56. Ахметов, Д.Г. Структура течения в огненном горнадоподобном вихре / Д.Г. Ахметов, Н.В. Гаврилов, В.В. Никулин.// Доклады Академии наук. - 2007. -Т.417. -№ 1. — С.41 -44.

57. Фирма TSI (США), V3V - 9800 SISTEM [электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.tsi.com/ProductView.aspx?id=26314

58. Сазанович, В.М. Экспериментальные исследования конвективной колонки над горящим лесным материалом / Сазанович В.М., Цвык Р.Ш.// Оптика атмосферы и океана. - 2002. - Т. 15. - № 04. - С.375-382.

59. Слободян, С.М. Следящая система с диссектором для измерения угловых флуктуаций оптического пучка / С.М. Слободян, В.Н. Галахов, В.М. Сазанович. // Приборы и техника эксперимента. - 1980. - № 4. - С.192-194.

60. Татарский, В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере / В.И. Татарский. - М.: Наука, 1967. - 548 с.

61. Банах, В.А. Распространение оптических волн в неоднородных, случайных, нелинейных средах / В.А. Банах, В.В. Белов, A.A. Земляпов, Г.М. Креков, В.П. Лукин, Г.Г. Матвиенко, В.В. Носов, А.Я. Суханов, A.B. Фалиц. - Томск, 2012. -402 с.

62. Шерстобитов, M.B. Влияние скорости вращения огненного смерча на параметры зондирующего пучка и собственного излучения / М.В. Шерстобитов, E.JT. Лобода, В.М. Сазаиович, Р.Ш. Цвык. // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2012. - Т.55. - №9-2. - С.198-200.

63. Зуев, В.Е. Оптика турбулентной атмосферы / В.Е. Зуев, В.А. Банах, В.В. Покасов. - Ленинград : Гидрометеоиздат, 1988. - 271 с.

64. Белоцерковский, О.М. Турбулентность: новые подходы / О.М. Белоцерковский, A.M. Опарин, В.М. Чечеткин. - М: Наука, 2002. - 288с.

65. Госсорг, Ж. Инфракрасная термография. Основы. Техника. Применение / Ж. Госсорг. - М.: Мир, 1988. - 420с.

66. Лобода, Е.Л. Экспериментальное исследование влияния слоя пламени на распространение инфракрасных волн от высокотемпературного источника АЧТ при горении растительных горючих материалов [электронный ресурс] / Е.Л. Лобода, В.В. Рейно. // ХУШ Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Иркутск, 2-6 июля 2012 г.): материалы докладов в, секция С. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2012. - С. 298301. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

67. Pastor, Е. Experimental methodology for characterizing flame emissivity of small scale forest fires using infrared thermography techniques / E. Pastor, A. Rigueiro, L. Zárate, A. Giménez, J. Arnaldos, E. Planas. // IV International Conference on Forest Fire Research 2002 Wildland Fire Safety Summit. - Coimbra: 2002. - P. 1-11.

68. Гришин, A.M. Некоторые итоги экспериментальных исследований огненных смерчей / A.M. Гришин, Рейно В.В., В.М. Сазанович, Р.Ш. Цвык, М.В. Шерстобитов. // Изв. ВУЗов Физика. - 2011. - №12 - С. 14-23.

69. Наливкин, Д.В. Ураганы, бури, смерчи. / Д.В. Наливкин. - М.: Наука, 1969. -487с.

70. Варнатц, Ю. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / 10. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл. - М: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 352 с.

71. Цвык, Р.Ш. ИК-спектры излучения пламени при горении опада кедра / Р.Ш. Цвык. // Оптика атмосферы и океана. - 2007. - Т.20. - №11. - С. 1004-1008.

72. Гейдон, А.Г. Пламя, его структура, излучение и температура / А.Г. Гейдон, Х.Г. Вольфгард. -М.: Металлург, 1959. - 333с.

73. Гуревич, М.М. О спектральном распределении мощности излучения / М.М. Гуревич. // УФН. - 1962. - Т.128. - Вьгп.З. - ноябрь. - С.463-470.

74. Гришин, A.M. Экспериментальные исследования возникновения и распространения степного пожара в натурных условиях / A.M. Гришин, А.И. Фильков, E.JI. Лобода, В.В. Рейно, Ю.А. Руди, В.Т. Кузнецов, В.В. Караваев. // Вестник ТГУ, Математика и механика. - 2011. -№ 2(14) - С.91-102.

75. Meléndez, J. Measurement Of Forest Fire Parameters With Multi-Spectral Imaging In The Medium Infrared / J. Meléndez, J.M. Aranda, A.J. de Castro, F. López. // The Journal of Quantitative Infrared Thermography. - 2006. - VOL 3/2. - P. 183-200.

76. Спектроскопия атмосферных газов [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://spectra.iao.ru

77. Гришин, A.M. Математическое моделирование горения газа в закрученной струе и формирование огненного смерча / A.M. Гришин, О.В. Матвиенко, Ю.А. Руди. // ИФЖ. - 2009. - Т. 82. - №5. - С.902 - 908.

78. Кузнецов, В.Р. Турбулентность и горение / В.Р. Кузнецов, В.А. Сабельников. -М.: Наука, 1986.-288с.

79. Шторк, С.И. Аэродинамическая структура нестационарного закрученного потока позади внезапного расширения / С.И. Шторк, О. Комас, Э.К. Фернандес, М.В. Хейтор. // Теплофизика и аэромеханика. - 2005. - Т. 12. - №2. - С.229 - 241.

80. Соболев, B.C. Лазерная доплеровская анемометрия и турбулентность / B.C. Соболев. // X Юбилейная Международная конференция «Оптические методы исследования потоков». - Москва: 23-26 июля 2009. - С. 14-19.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ТАБЛИЦЫ МАКСИМУМОВ ЧАСТОТНЫХ СПЕКТРОВ

Таблица А1

Реализация №1; п=7,8 об/с; fper.=50r ц

интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм

начало 200 начало 1201 начало 2201 начало 200

конец 1200 конец 2200 конец 3000 конец 3000

1макс, 1фон,

h, 1фон, 1макс, 1фон, отн 1фон, 1макс, отн 1макс,

(см) 1, Гц отн ед отн ед. f, Гц отн ед ед. 1 Гц отн ед отн ед. Ъ Гц ед отн ед.

3 8,75 4600 5276 7,44 5850 13362 5,59 2150 2420

3 10,19 4350 4892 9,93 5850 6100 9,82 2150 2952

3 12,35 4600 5335 12,35 2150 3202

3 14,04 4350 6348 14,25 4600 5755 14,25 5850 6948

3 17,25 4600 6700 15,94 5850 6201 15,96 2150 3066

3 5,80 1600 1627 7,38 1950 4227 7,37 600 945

3 9,00 1600 1758 8,73 600 804

3 9,94 1950 2171 9,85 600 830

3 13,89 1650 2252 12,30 1750 2062 12,37 600 799

3 15,63 1650 2004 14,15 1750 2454 13,81 1950 2787 14,00 600 888

14 12,29 5000 7032 7,15 4350 6842 7,44 8100 10124 7,25 1500 2780

14 10,70 4350 6413

14 14,04 5000 14880 14,15 4350 16186 14,56 8100 9887 14,03 2700 4918

14 19,33 5000 6321 17,63 8100 14870 17,44 2950 3377

14 7,10 1700 2444 7,31 2350 4727 7,18 600 1127

14 14,04 2000 3483 14,20 1700 5048 13,44 2350 3360 14,07 850 1949

14 18,38 2000 2296 16,75 2150 2500 16,75 2350 3849

25 6,99 7750 11726 7,20 10900 11739 7,38 13250 55702 7,28 3650 6440

25 9,14 7750 9033 12,95 10900 12381

25 13,94 7750 14291 14,30 10900 13523 14,69 13250 22018 14,28 3650 7609

25 16,25 10900 17672 15,50 13250 19270

25 6,89 2950 4727 7,10 4050 5298 7,38 4100 19107 7,34 1650 3971

25 13,94 2950 4837 14,20 4050 5251 14,81 4100 6413 14,30 1650 1890

25 16,70 4050 5955

36 6,99 12450 64306 7,15 11900 29525 4,06 15050 20588 7,03 7200 16687

36 12,19 12450 15430 12,20 11900 14316 7,31 15050 15169 12,19 7200 8367

36 14,04 12450 20552 15,25 11900 15739 13,31 15050 15485 19,26 7200 8065

36 6,94 4650 11957 7,05 5350 11956 4,06 5150 5337 7,05 1850 6285

36 12,35 5350 6369 10,25 5150 6229 12,44 1850 2201

36 14,09 4650 6495 18,05 5350 6534 13,19 5150 7785 14,14 1850 2087

36 19,30 5350 7133 18,50 5150 6940 14,74 1850 2142

47 6,99 11600 11906 7,63 12100 14467 7,27 5880 6520

47 9,89 11600 14481 9,90 15950 18483

47 13,89 11600 13895 13,00 15950 23249 14,56 12100 18206 14,66 5880 5943

47 15,95 15950 21250 15,69 12100 19562

47 7,54 3800 4738 7,50 4500 6221 7,32 1750 2112

47 10,14 3800 4286 9,75 4750 5620 9,85 1750 2178

47 13,94 3800 4830 13,25 4750 5591 14,5 4500 6719 14,58 1750 2256

47 16,25 4750 7568 16,24 1750 2244

Примечание - выделение означает, что значения получены из исходного спектра; значения без выделения получены из сглаженного по 20 точкам спектра.

h, (см) Реализация №2; п=(9,8)об/с; fper.=170 Гц

интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм

начало 1000 конец 3400 начало 3401 конец 5800 начало 5801 конец 8000 начало 1000 конец 8000

f, Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. f, Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. f, Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. f, Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед.

3 9,13 3600 8773 9,28 4450 7099 9,43 5150 33352 9,46 1650 8180

3 12,46 3600 4690 13,91 5150 6653 11,36 1650 2363

3 18,83 3600 4860 18,63 4450 6285 17,85 5150 6439 18,28 1650 2008

3 25,00 3600 4845 19,00 5150 6306

3 9,20 1300 1960 9,28 1550 2507 9,43 2100 6021 9,45 600 2063

3 11,97 1300 1473 11,33 1550 1934 11,39 600 724

3 16,64 1300 1545 16,70 2100 2870 12,91 600 691

3 18,55 1300 1568 18,63 1550 2358 18,77 600 673

14 9,13 4850 19580 9,35 5350 9547 9,43 7400 37649 . 9,47 3150 5030

14 Г 16,64 4850 8787 16,83 3150 3521

14 18,20 4850 7154 19,01 7400 14895

14 23,44 4850 8131 29,33 5350 6610

14 9,13 1850 3534 9,42 2150 3552 9,35 2500 7448 9,46 850 2770

14 16,71 1850 2416

14 15,41 1850 2547 18,20 2150 2372 19,01 2500 3915 18,96 850 1248

25 9,28 8200 13155 9,43 12700 45633 9,47 3850 6853

25 14,09 9900 10937 11,40 8200 12126 10,97 12700 14489 14,11 3850 4729

25 23,15 9900 11136 18,42 8200 10709 26,58 12700 16482 22,07 3850 44,63

25 9,28 3350 3920 9,35 2850 3849 9,50 3850 9539 9,37 1250 3172

25 11,48 2850 3792 10,98 1250 1436

25 13,60 2850 3185 16,15 3850 4208 18,43 1250 1310

25 20,89 3350 3799 18,77 2850 3205 19,01 3850 4312 19,06 1250 1267

25 23,29 3350 3694 27,27 2850 3493 26,42 3850 5315 23,14 1250 1403

36 8,57 18900 20140 9,21 21700 59157 9,43 21300 102831 9,35 7200 18581

36 15,61 21300 30074

36 18,27 18900 40436 18,35 21700 24724 22,72 21300 ¡ 23704 18,31 7200 23289

36 9,42 5400 9597 9,07 6500 9714 9,50 6750 35863 9,42 2300 10402

36 18,34 5400 11722 18,42 6500 10925 18,33 2300 5063

47 9,13 16500 58214 9,21 17800 111610 9,43 25000 32251 9,15 7550 22475

47 17,98 16500 17539 15,15 17800 17856 12,44 25000 31377 12,46 7550 13139

47 27,40 16500 23496 18,35 17800 17864 13,75 25000 38470 13,79 7550 10523

47 9,13 5200 15012 9,14 5650 17091 7854 9,50 8800 11,678 9,15 2450 8153

47 11,33 5650 12,21 8800 11096 11,41 2450 3099

47 18,05 5200 6202 15,16 5650 6537 13,75 8800 9580 12,46 2450 2902

47 27,33 5200 5699 18,28 5650 6740 15,99 8800 9134 15,52 2450 3205

Примечание - Выделение означает, что значения получены из исходного спектра; значения без выделения получены из сглаженного по 20 точкам спектра.

Реализация №3;п = (10,9) об/с; Трег.=170 Гц

интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм

начало 700 начало 3101 начало 5501 начало 700

юнец 3100 конец 5500 конец 8000 конец 8000

1фон, 1макс, 1макс,

И, 1фон, 1макс, отн 1макс, 1фон, отн 1фон, отн

(см) 1 Гц отн ед отн ед. 1, Гц ед отн ед. 1 Гц отн ед ед. 1 Гц отн ед ед.

3 10,20 4000 9386 10,27 5200 19769 10,40 3500 29833 10,26) 1900 6125

3 13,88 4000 8433 17,28 5200 6517 12,99 3500 7907 13,13| 1900 2582

3 23,23 5200 6853 14,48 3500 5402

3 10,20 1300 4022 10,27 1800 3250 10,40 1800 5670 10,29 550 2685

3 13,95 1300 1749 12,96 1800 2368 12,85| 1800 3072 13,ОЙ 550 954

3 19,20 1300 15,43 23,59 1800 1836 21,01 1800 1888 20,49 550 598

14 10,20 5800 7359 10,27 7400 23249 10,40 5200 62378 10,38 3000 10736

14 20,39 5800 14256 20,54 7400 27872 20,74 5200 18303 20,42 3000 5339

14 10,05 1950 3286 10,20 2450 4040 10,40 1800 10644 10,36 750 3857

14 20,32 1950 3536 20,54 2450 5770 20,81 1800 5123 20,47 750 2321

25 10,20 11000 13687 10,27 10450 44544 10,40 9300 1Е+05 10,38 5300 22568

25 15,87 10450 14607 17,27 9300 11880 14,06 5300 5845

25 20,46 11000 14027 13,18 10450 13200 20,74 9300 11795 20,44 5300 6288

25 9,98 3300 5288 10,41 3450 8639 10,40 3300 20312 10,36 1500 7609

25 20,46 3300 5678 20,54 3450 3724 20,88 3300 4458 20,44 1500 2147

25 11,75 3300 3953 11,90 3450 4121 11,97 3300 4727 11,78 1500 1980

36 9,49 14500 24542 10,27 18100 51869 10,40 13700 1Е+05 10,381 5900 19455

36 20,39 14500 21515 20,54 18100 31057 20,33 13700 17491 20,44 5900 8265

36 15,10 13700 20845 17,44 5900 7069

36 9,70 4800 13404 10,34 5950 12159 10,40 5300 19688 10,34 2150 8365

36 7,72 5950 6438

36 20,39 4800 7313 20,61 5950 7163 20,74 5300 6794 20,47 2150 3798

47 10,26 18200 30999 10,27 18400 165252 10,40 31700 ЗЕ+05 10,40 8400 42141

47 12,82 18200 22723 28,12 18400 21928 15,04 8400 11561

47 10,34 6250 11364 10,27 5800 30139 10,34 8500 47468 10,32 2350 21655

47 13,9 6250 8437 16,29 5800 7098 5,85 8500 11169

47 20,1 6250 8229 20,61 5800 6504 20,81 6950 7393 20,88 2350 2697

Примечание - Выделение цветом означает, что значения получены из исходного спектра; значения без выделения получены из сглаженного по 20 точкам спектра.

IV (см) Реализация №4;п=12,1об/с; (рег.=170 Гц

интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм

начало 330 конец 2480 начало 2481 конец 4630 начало 4631 конец 6800 начало 330 конец 6800

1 Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. 1 Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. 1 Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. 1 Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед.

3 11,38 4000 12557 11,47 7300 26761 11,67 5000 38474 11,66 2000 7848

3 22,68 4000 11432

3 11,38 1700 3057 11,47 2100 5556 11,67 1800 6093 11,56 650 3223

3 22,52 1700 2383 23,09 2100 2906 22,80 650 925

14 11,38 7500 30459 11,47 6400 35322 11,67 10500 31396 11,38 2600 5657

14 14 22,68 7500 15677 23,00 6400 20124 23,27 10500 20004 23,30 2600 4247

11,30 3000 8575 11,54 2500 7094 11,67 2200 6108 11,45 850 3328

14 22,76 3000 3417 23,09 2500 4056 23,27 2200 5516 23,30 850 1691

25 11,46 12500 22837 11,47 17000 71104 11,67 12000 42054 11,51 4300 13372

25 19,21 12500 14066 16,92 17000 27373 18,97 4300 6231

25 22,76 12500 25418 22,75 4300 5984

25 11,22 4700 8098 11,54 4900 18043 11,83 4000 8383 11,53 1700 7396

25 22,76 4700 5875 17,00 4900 6041 23,19 4000 4458 22,70 1700 1928

36 12,57 18700 18982 11,47 17000 110196 11,67 11500 32244 11,53 7000 18268

36 18,57 18700 26650 17,08 17000 27311 18,10 11500 16377 15,16 7000 9247

36 22,76 18700 24616 22,93 17000 32094 23,27 11500 16392 22,91 7000 7922

36 11,54 5100 7561 11,54 5700 23296 11,52 5200 9259 11,53 2400 8850

36 14,86 5100 7007 10,13 5200 6982

36 15,41 5100 7526 17,24 5700 9126 18,60 2400 3243

36 22,45 5100 8758 22,77 5700 12439 23,27 5200 6688 22,86 2400 3253

47 11,06 18500 23797 11,47 29000 336048 11,59 25000 39,07 11,43 7500 46947

47 22,68 18500 40142 27,60 29000 43347 6,74 25000 40759 22,78 7500 10612

47 11,46 7000 7528 11,39 8900 58882 11,67 7300 14788 11,45 2800 20882

47 22,76 7000 11919 6,42 7300 10594 22,70 2800 3739

47 18 7300 8049

Примечание - Выделение цветом означает, что значения получены из исходного спектра; значения без выделения получены из сглаженного по 20 точкам спектра.

И, (см) Реализация №5; п=13,3 об/с; fpeг.=170 Гц

интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм интервал термограмм

начало 300 конец 2100 начало 2101 конец 4000 начало 4001 конец 5890 начало 300 конец 5890

1 Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. Ь Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. Г. Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед. 1 Гц 1фон, отн ед 1макс, отн ед.

3 13,97 1660 3607 13,68 2300 5328 13,93 2000 4338 13,68 730 3189

3 13,59 6700 11741 13,68 6100 22554 13,75 6600 27902 13,59 3500 5582

3 31,05 1660 2264 27,19 2300 3923 26,70 2000 2461 27,21 730 1276

14 13,31 1800 5774 13,60 2500 6263 13,85 2900 5342 13,62 950 4235

14 13,59 8600 20021 13,60 10000 21875 13,76 6600 34027 13,65 3500 7175

14 26,99 1800 3211 27,02 2500 3409 27,43 2900 6049 27,46 950 2074

25 13,03 14000 26361 13,60 11000 30963 13,76 15900 56710 13,74 6300 19816

25 13,03 4000 7092 13,60 4250 6951 13,85 4200 9535 13,68 1600 5003

25 21,33 4000 6171 16,64 4200 6185 21,31 1600 2188

25 27,18 4000 4898 26,93 4250 4741 27,24 1600 1762

36 13,59 15000 43621 13,60 16500 69051 13,76 22500 207263 13,74 7800 39025

36 13,12 4900 18223 13,79 5900 17229 13,76 6,66 7000 7000 34574 9808 13,74 2200 13618

36 20,29 4900 5667

36 26,52 4900 5396 27,02 5900 6161 27,00 2200 2257

47 7,46 14500 25866 13,78 20000 24180 13,76 20000 66614 12,04 11000 26122

47 12,08 14500 25788 13,69 6300 13296 13,58 7800 13,712 12,10 3400 6031

47 12,27 9000 12141 11,8 6300 8699 6,66 7800 10140 13,7 3400 5549

47 7,26 9000 9030

Примечание - Выделение цветом означает, что значения получены из исходного спектра; значения без выделения получены из сглаженного по 20 точкам спектра.

Реализация №6; п=16,7 об/с; fpeг.= 170 Гц

интервал термограмм

начало 400 начало 2901 начало 5401 начало 400

конец 2900 конец 5400 конец 8000 конец 8000

1макс,

ь, 1фон, 1макс, 1фон, 1макс, 1фон, отн 1фон, 1макс,

(см) Гц отн ед отн ед. 1. Гц отн ед отн ед. 1 Гц отн ед ед. 1 Гц отн ед отн ед.

3 15,63 5200 12330 15,71 5500 27868 15,76 4000 10899 15,70 1650 9671

3 31,40 5200 79,02 31,42 5500 9223 31,45 4000 675С 31,40 1650 7011

3 15,57 1350 2766 15,78 1550 3785 15,82 1150 3037 15,70 500 2267

3 31,40 1350 2224 29,92 1550 1913 31,58 1150 2396 31,38 500 1355

14 15,63 7200 22128 15,71 6200 140990 15,76 5300 61253 15,70 2000 33050

14 31,34 7200 8721 31,42 6200 9351 31,58 5300 8970 31,40 2000 4983

14 15,57 2300 5339 15,71 2150 16586 15,76 2000 10902 15,72 700 9392

14 31,27 2300 3423 31,58 2000 3233 31,45 700 1564

25 15,70 8000 16039 15,71 12500 194155 15,76 11500 84911 15,70 3600 45956

25 32,49 8000 10046 31,42 12500 13352 31,32 11500 14496 31,42 3600 5752

25 15,57 2700 6783 15,71 2900 24428 15,82 3500 19491 15,70 1150 13554

25 31,06 2700 2959 31,62 2900 3374 31,45 3500 5124 31,40 1150 1631

36 15,77 12100 17595 15,71 16500 211451 15,76 9300 42044, 15,70 4200 51192

36 11,96 12100 13935 31,42 1650С 39759 31,38 9300 10247 31,40 4200 7278

36 15,77 3800 7432 15,71 5200 29591 15,69 2800 10655 15,70 1450 12372

36 28,75 3800 4734 31,48 5200 6652 21,58 2800 3978 31,42 1450 31,76

36 31,25 2800 2965

47 7,82 7250 8263 9,46 2400 3563

47 11,85 2400 3191

47 15,63 8600 18576 15,71 725С 10128 15,04 4050 6913 15,70 2400 7060

47 11,90 2850 3995 7,26 1350 1729 11,90 950 1212

47 15,77 2750 5753 16 2850 3243 9,35 1350 1687 15,67 950 1936

47 20,66 2750 3223 15,3 1350 1619

Примечание - Выделение цветом означает, что значения получены из исходного спектра; значения без выделения получены из сглаженного по 20 точкам спектра.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. РАСЧЕТ ЭМИССИОННЫХ СПЕКТРОВ СО И С02

Спитггнчсскпп спектр изотопа 12С1вО. Источник данных: НГГЕМР.

5ПСТКЯ. 0«1*:Н1Т(НГ; СО/76. Ямйетсв :р*с1гип. Соп1оиг*Чо1&.} Г = 11МИЖ; Г* 1*1»«; 1*1 я.

Парамефы cneKipa Режимы оюбракенин

Тип функции Спектр излечения * Разделять спектральные полосы

(Ммцие параметры: Шкала диаграммы интенсивное теи

т1т,„.СМ-1 2221 ^„.СМ"1 2302 Источник данных

Т, К 1000 Р, атм 1 Отнконц. ЧЬ 100 OEISA • HITEMP HITRAN

Фориа Фойгт * см'1 0 1 Крыло, Н¥У 50

1 lapdMei ры функиии:

Апп.фун*.(АФ) Дирак » Опт путь, м 1 Ann разрешение (АР), см'1 01 Крыло АФ, АР 50

а

Синтетический спектр тотопа 16012С1в0. Источник данных: Н1ТЕМР.

3>ЕСТ1М1. ВМСНИСКР! С02/626. КшНгпсе :рес1гип. СопЮог«Чо1»1: ТЧвввГ! Р»1МШ I»! п.

Параметры спектра Режимы отображения

I_Тип функции Спектр излечения * Разделять спектральные полосы

ЛМт1(1, СМ'1 2221 см-1 2302 Естественная • Логарифмическая!

Источник данных

Т, К 1000 Р, атм 1 0тнконц,%100 CDSO 296К CDSD1000K GEISA • НГГЕМР HITRAN

Параметры контура:

Форма Фойгт » WN„ar,CM'1 0 1 Крыло, HW 50

Параметры функции:

Ann функ (АФ) Дира» » Опт путь, м 1

Алп разрешение (АР), см'1 01 Крыло АФ, АР 50

б

I, Вт*ср*см

в

Рисунок Б. 1 - Исходные данные для расчета: - (а) и ^ - (б) при 1000К в диапазоне 86(2221^2302см"'); график расчета - (в)*

♦Примечание - Х'1!'/(С02)/]Г^/(С0)* 4280