Ushbu tadqiqot yuqori bosimli ammiak/havo aralashmalarini yoqishni yaxshilash maqsadida bipolyar nanosekundlik impulsli quvvat manbai bilan ishlaydigan o‘zgartirilgan uzun yoy elektrodini an’anaviy sham bilan taqqoslagan. Tajribalar boshlang‘ich harorati 380 K bo‘lgan doimiy hajmli yonish kamerasida 1-7 bar boshlang‘ich bosim va 0,7-1,4 ekvivalentlik koeffitsienti oralig‘ida o‘tkazilgan; alanga rivojlanishi 5.000 kadr/soniya tezlikdagi schlieren tasvirlash, bosim o‘lchovi va issiqlik ajralishi tahlili orqali o‘rganilgan. Elektrodga berilgan o‘xshash energiya va ayni impuls chastotasi sharoitida uzun yoy tizimi kattaroq boshlang‘ich alanga yadrosini hosil qilgan, alanga tarqalish tezligini oshirgan, yoqilish kechikishini qisqartirgan va ko‘tarilish kuchiga bog‘liq alanganing ko‘tarilib ajralishini an’anaviy shamga nisbatan kamaytirgan. Biroq natijalar doimiy hajmli laboratoriya kamerasiga tegishli; tadqiqot peer review dan o‘tmagan va haqiqiy ammiak dvigatelida emissiya, chidamlilik yoki samaradorlik yutug‘ini ko‘rsatmaydi.

Uzun yoy elektrodi bitta nuqtada hosil bo‘ladigan uchqun o‘rniga kengroq va taxminan chiziqsimon razryad hududini hosil qilgan. Qo‘llangan bipolyar impulslar takroriy elektr teshilishni va energiya uzatilishini qo‘llab-quvvatlagan, uzaytirilgan yoy kanali esa aralashmaning kattaroq hajmiga dastlabki lahzada ta’sir qilgan. Ushbu ikki ta’sirning birlashishi alanga yadrosining dastlabki davrda tezroq o‘sishini ta’minlagan.

Alanga tarqalish tezligidagi oshish faqat dastlabki yadroning kattaligi bilan izohlanmagan. Uzun yoy razryadi alanga frontida hosil qilgan g‘ijimlarning bir qismi tarqalish davomida saqlanib qolgan, natijada reaksiyaga kirishuvchi samarali alanga yuzasi kengaygan. Bu ta’sir ayniqsa 7 bar bosimda, Φ = 0,9 va Φ = 1,3 sharoitlarida cho‘zilgan alanga tezligining cho‘zilmagan alanga tezligiga nisbatan ko‘proq oshishi bilan bog‘langan.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning asosiy savoli — qiyin alangalanadigan va sekin tarqaladigan ammiak/havo alangasi yuqori bosim ostida an’anaviy bir nuqtali uchqun o‘rniga kengroq uzun yoy plazmasi bilan yoqilganda qanday o‘zgarishidir. Tadqiqotchilar ayniqsa quyidagi uch savolga javob izlagan:

• Uzun yoyli yoqish an’anaviy shamga nisbatan alanga tarqalish tezligini oshira oladimi?
• Tezroq alanga rivojlanishi ko‘tarilish kuchi sababli yuzaga keladigan alanganing ko‘tarilib ajralishini kamaytira oladimi?
• Uzun yoy razryadi hosil qilgan alanga g‘ijimlari alanga yuzasi va kuzatilgan tarqalish tezligiga qanday ta’sir qiladi?

Bundan tashqari, tadqiqotda yoqilish kechikishi, eng yuqori yonish bosimi, issiqlik ajralish tezligi va kumulyativ issiqlik ajralishi ham taqqoslangan.

Tadqiqot nega muhim?

Ammiak molekulasida uglerod bo‘lmagani uchun u uglerodsiz yoqilg‘i tizimlari nuqtai nazaridan o‘rganilmoqda. Biroq tadqiqotda ta’kidlangan past reaktivlik, yuqori yoqish energiyasi talabi, tor yonuvchanlik oralig‘i va past alanga tarqalish tezligi ammiakni dvigatellarda barqaror yoqishni qiyinlashtiradi.

Past tarqalish tezligi alanganing gravitatsiya va ko‘tarilish kuchidan kuchliroq ta’sirlanishiga olib keladi. Doimiy hajmli kamerada boshlangan ammiak alangasi yetarlicha tez kengaya olmasa, yuqoriga ko‘tariladi, pastki alanga fronti ortda qoladi va alanga elektrod hududidan uzilib qolgandek ko‘rinadi. Tadqiqotchilar bu xatti-harakatni “alanga ko‘tarilishi” deb baholagan.

Alanga ko‘tarilishi faqat shakliy o‘zgarish emas. Tadqiqotda ko‘tarilgan alanga avval kameraning yuqori devoriga yetgani, so‘ng devor bilan o‘zaro ta’sirlashib pastga tomon tarqalishda davom etgani ko‘rsatilgan. Ushbu ikki bosqichli yonish issiqlik ajralish tezligida ikkinchi cho‘qqini hosil qilishi va umumiy yonish davomiyligini uzaytirishi mumkin.

Adabiyotdagi qaysi bo‘shliq nishonga olingan?

Nanosekundlik impulsli plazma, sirt dielektrik to‘siqli razryad va turli uzun oraliqli elektrod tuzilmalari avval turli yoqilg‘ilarda o‘rganilgan. Biroq bipolyar nanosekundlik impulsli quvvat manbaini shamdan hosil qilingan uzun yoy elektrodi bilan birlashtirib, yuqori bosimli ammiak/havo yoqilishida qo‘llash yetarlicha tadqiq etilmagan.

Tadqiqotning o‘ziga xos yondashuvi ikki xil takomillashtirish strategiyasini birlashtirishidir:

• Bipolyar nanosekundlik impulslar: Impuls qutblanishining almashishi va oldingi razryadlardan qolgan zaryadlar ta’siri orqali takroriy razryad hosil bo‘lishini va energiya uzatilishini qo‘llab-quvvatlaydi.
• Uzaytirilgan yoy kanali: Dastlabki yoqish hududini bitta nuqta atrofidan kattaroq hajmga yoyib, kattaroq boshlang‘ich alanga yadrosini hosil qiladi.

Uzun yoy elektrodi qanday tayyorlangan?

Tadqiqotchilar elektrodni an’anaviy shamni o‘zgartirib tayyorlagan. Shamning old qismidagi rezbalar kesilgan va keramika izolyatsiya qatlami ochilgan. Yon tomonda razryad filamentining hosil bo‘lishini yo‘naltirish uchun kichik metall chiqinti qoldirilgan. Elektr razryadi ushbu chiqinti bilan shamning markaziy metall tayoqchasi orasida yuz bergan.

Ushbu tuzilma an’anaviy shamning qisqa va nuqtaviy razryadiga qaraganda uzunroq yoy kanalini yaratishni ko‘zlagan. Biroq tadqiqotda yoy kanalining aniq uzunligi, elektrodlar orasidagi o‘lchangan tirqish va taqqoslangan an’anaviy shamning batafsil geometriyasi son bilan berilmagan. Bu kamchilik tizimni boshqa laboratoriyada aynan takror ishlab chiqarishni qiyinlashtiradigan uslubiy cheklovdir.

Bipolyar nanosekundlik impulsli quvvat manbai qanday ishlagan?

Tadqiqotda qo‘llangan yuqori kuchlanishli bipolyar impulsli quvvat manbai tadqiqot jamoasi tomonidan ishlab chiqilgan. Doimiy tok kirishi avval to‘liq ko‘prikli inverter zanjirida qayta ishlangan, IGBT kalitlarini boshqarish orqali sozlanadigan bipolyar impulslar hosil qilingan. Impulslar transformator bilan kuchaytirilgan va magnit siqish zanjiri bilan yuqori kuchlanishli qisqa impulslarga aylantirilgan.

Tajribalar davomida impulslar soni va takrorlanish chastotasi o‘zgarmas saqlangan; cho‘qqi kuchlanishi doimiy tok kirishi va impuls kengligini modulyatsiya qilish duty-cycle orqali sozlanib, elektrodga berilgan energiya boshqarilgan. Shu tariqa uzun yoy va an’anaviy sham taqqoslanishi taxminan bir xil energiya kirishi ostida bajarilgan.

Tajriba qurilmasi qanday tashkil etilgan?

Tajribalar optik kirish imkoniga ega doimiy hajmli yonish kamerasida bajarilgan. Kameraning ichki diametri 90 mm. Atrofida diametri 60 mm bo‘lgan uchta kvarts oynasi va elektrodni o‘rnatish uchun politetrafloroetilen plastinka joylashgan. Kvarts oynalar, flaneslar va bosim idishi yuqori mustahkam boltlar bilan siqilgan; germetiklash uchun PTFE qistirmalar ishlatilgan.

Yonish kamerasi atrofiga isitgichlar o‘rnatilgan va barcha tajribalar 380 K boshlang‘ich haroratda olib borilgan. Ammiak va havo belgilangan ekvivalentlik koeffitsientida kameraga yuborilgan; tajriba oldidan vakuum nasosi ishlatilgan.

Elektr kuchlanishi Tektronix P6015A yuqori kuchlanish probi bilan, tok esa Pearson 2877 tok transformatori bilan o‘lchangan. Yonish kamerasi bosimi AVL GH15DK bosim sensori va AVL 4P3x microIFEM yuk kuchaytirgichi bilan yozilgan. Elektr signallari va bosim o‘zgarishi osiloskop orqali bir vaqtda yig‘ilgan. Alanga va razryad tasvirlari Phantom VEO 710 yuqori tezlikdagi kamera va Tokina 100 mm makro obyektiv bilan yozilgan.

Schlieren tasvirlari qanday qayta ishlangan?

Schlieren tasvirlash alanga atrofidagi zichlik gradientlarini ko‘rinadigan qilgan. Tadqiqotchilar alanga chegarasini ajratish uchun quyidagi tasvirni qayta ishlash ketma-ketligini qo‘llagan:

1. Alanga bo‘lmagan fon tasviri referens sifatida olingan.
2. Har bir alanga tasviri kulrang tusga o‘tkazilib, invert qilingan.
3. Fon ayirilib, alanga fronti yaqqol qilingan.
4. Doimiy threshold qo‘llanib, tasvir ikkilik holga keltirilgan.
5. Alanga hududidagi bo‘shliqlar to‘ldirilgan va uzilgan konturlar birlashtirilgan.
6. Eng tashqi asosiy kontur ajratilib, uning o‘rab turgan proyeksiya maydoni hisoblangan.
7. Notekis shakllarni yagona o‘lcham bilan taqqoslash uchun teng maydonli doira radiusi ekvivalent alanga radiusi sifatida aniqlangan.

Tadqiqotda teng maydonli doira munosabati alohida raqamlangan tenglama sifatida berilmagan. Qo‘llangan ta’rifning matematik ekvivalenti tushuntirish maqsadida quyidagicha qaralishi mumkin:

\[ r_{\mathrm{eq}} = \sqrt{\frac{A_{\mathrm{proj}}}{\pi}} \]

Bu yerda r_eq ekvivalent alanga radiusini, A_proj esa tasvirdan ajratilgan ikki o‘lchovli alanga proyeksiya maydonini bildiradi. Bu radius haqiqiy uch o‘lchovli alanga geometriyasining to‘liq o‘lchovi emas, balki turli notekis alanga shakllarini umumiy shkala bo‘yicha taqqoslaydigan tasvirga asoslangan ko‘rsatkichdir.

Alanga tarqalish tezligi qanday hisoblangan?

Tadqiqotchilar alanga radiusi-vaqt egri chizig‘ini uch hududga ajratgan: razryad bevosita ta’sir qiladigan dastlabki davr, barqaror rivojlanish davri va alanga yonish kamerasi devorlaridan ta’sirlana boshlaydigan davr. Alanga tarqalish tezligi devor ta’siri yaqqol bo‘lmagan barqaror rivojlanish bosqichida aniqlangan.

Cho‘zilgan alanga tezligi quyidagi tenglama bilan ta’riflangan:

\[ S_b = \frac{dr}{dt} \]

Bu yerda S_b cho‘zilgan alanga tarqalish tezligini, r ekvivalent alanga radiusini va t vaqtni bildiradi. Radius metr, vaqt soniya bilan ishlatilganda tezlik birligi m/s bo‘ladi.

Sferik alanga frontining cho‘zilish koeffitsienti quyidagicha berilgan:

\[ \varepsilon = \frac{1}{A}\frac{dA}{dt} = \frac{2}{r}\frac{dr}{dt} \]

Bu yerda ε alanga cho‘zilish tezligini va A alanga sirt maydonini bildiradi. ε birligi s^-1. Radius kichrayganda ayni tarqalish tezligida geometrik cho‘zilish ta’siri ortadi; alanga kengayganda bu ta’sir kamayadi.

Cho‘zilmagan alanga tezligi bilan kuzatilgan cho‘zilgan alanga tezligi orasidagi chiziqli munosabat tadqiqot matnida quyidagicha berilgan:

\[ S_b^0 - S_b = L_b\varepsilon \]

S_b⁰ cho‘zilish tezligi nolga yaqinlashganda olinadigan cho‘zilmagan alanga tezligidir. L_b tezlik farqini cho‘zilish tezligiga bog‘laydigan uzunlik o‘lchamli koeffitsient; tadqiqot matnida ushbu belgining nomi alohida aniqlanmagan. Tenglamada tezlik m/s va cho‘zilish tezligi s^-1 bo‘lgani uchun L_b uzunlik birligiga ega.

Devor ta’sirini cheklash uchun tezlik taqqoslashlari ekvivalent alanga radiusi 10-15 mm bo‘lgan oraliqdan olingan. Bu o‘lcham yonish kamerasining 90 mm ichki diametrining 40 foizidan kichik.

Uzun yoyli yoqish alanga tarqalishini qanday o‘zgartirgan?

Ko‘rib chiqilgan 1-7 bar va Φ = 0,7-1,4 oralig‘ida uzun yoyli yoqish bilan o‘lchangan alanga tarqalish tezligi taqqoslash mumkin bo‘lgan barcha sharoitlarda an’anaviy shamnikidan yuqori bo‘lgan. Tadqiqotchilar bu oshishni ikki asosiy mexanizm bilan bog‘lagan:

• Uzun razryad kanali kattaroq aralashma hajmida termik va plazma-kimyoviy ta’sir hosil qilib, boshlang‘ich alanga yadrosini kattalashtirgan.
• Razryadning alanga frontida hosil qilgan g‘ijimlari samarali reaksiya yuzasini kengaytirib, ayniqsa dastlabki tarqalish davrida cho‘zilgan alanga tezligini oshirgan.

8-rasmdagi grafik tarqalish tezligi ekvivalentlik koeffitsienti bilan avval oshib, taxminan Φ = 1,1-1,2 hududida eng yuqori qiymatga yetishini, keyin boy aralashma tomonida yana pasayishini ko‘rsatadi. Grafikdan taxminan o‘qilganda 2 bar bosimda uzun yoy alanga tezligi Φ = 1,1-1,2 atrofida taxminan 0,53-0,56 m/s ga yetgan, an’anaviy sham bilan olingan mos qiymat esa taxminan 0,34-0,40 m/s oralig‘ida. Bular grafikdan taxminan o‘qilgan qiymatlar bo‘lib, xom ma’lumot sifatida baholanmasligi kerak.

Ham uzun yoy, ham an’anaviy sham uchun boshlang‘ich bosim ortgan sari alanga tarqalish tezligi umuman kamaygan. Shunga qaramay uzun yoy usulining shamga nisbatan ustunligi yuqori bosim sharoitlarida ham saqlangan.

Tadqiqotda 1 bar bosimda an’anaviy sham aralashmani yoqa olmagani, uzun yoy tizimi esa kattaroq razryad hududi tufayli yoqishni ta’minlagani ham xabar qilingan. Bu natija ko‘rib chiqilgan qurilmada uzun yoy usuli yonuvchanlik chegarasiga yaqin sharoitlarda yuqoriroq yoqish barqarorligini taklif qilishini ko‘rsatadi.

Bosim elektr razryadiga qanday ta’sir qilgan?

Bevosita kamera tasvirlarida uzun yoy razryadining ko‘rinadigan intensivligi 1 bar dan 7 bar gacha umuman oshgan. Tadqiqotchilar buni bosim ortishi bilan N₂ va O₂ zichliklari hamda razryad orqali hosil bo‘lishi mumkin bo‘lgan qo‘zg‘algan turlar ortishi bilan bog‘lagan.

Biroq boshlang‘ich bosim 8 bar ga yetganda qo‘llangan kuchlanish va elektrod tuzilmasida uzun yoy razryadi endi hosil qilinmagan. Shu sabab yonish tajribalari 7 bar bilan cheklangan. Tadqiqot 8 bar dagi bu yo‘qolishni Paschen ta’sirining ustun bo‘lishi bilan izohlaydi.

Bu natija ishlab chiqilgan yoqish tizimi barcha yuqori bosim sharoitlarida uzluksiz ishlashini ko‘rsatmaydi. Aksincha, mavjud elektrod va quvvat manbai tuzilmasining taxminan 8 bar da aniq elektr ishlash chegarasi mavjud.

Alanga ko‘tarilishi qanday yuzaga kelgan?

Ammiak/havo alangasi sekin tarqalganda ko‘tarilish kuchi alanganing yuqori qismini pastki qismiga qaraganda tezroq yuqoriga olib chiqadi. Natijada alanga elektrod atrofi hududidan yuqoriga ajraladi va pastki alanga fronti pastga tomon oldinga siljiy olmaydi.

An’anaviy sham bilan 7 bar va Φ = 1 sharoitida olingan tasvirlar aniq yuqoriga siljigan va meduzani eslatuvchi alanga tuzilishini ko‘rsatgan. Uzun yoy elektrodi bilan ayni bosim va ekvivalentlik koeffitsientida kattaroq boshlang‘ich yadro va tezroq tarqalish sababli bunday shakl kuzatilmagan.

Uzun yoy tizimi ishlatilganda ham juda kambag‘al va juda boy aralashmalarda alanga ko‘tarilishi to‘liq yo‘qolmagan:

• Φ = 0,8: Alanga elektrod hududi ustida qolgan va faqat yuqori devorga yetgandan keyin rivojlanishni davom ettirgan.
• Φ = 1,1: Alanga tez tarqalib, ko‘tarilish kuchi ta’sirini katta darajada yenggan va aniq ko‘tarilish cheklovisiz rivojlangan.
• Φ = 1,4: Alanga pastga qisman tarqalgan bo‘lsa ham, yonishni yana yuqori devor bilan o‘zaro ta’sirdan keyin yakunlagan.

Froude soni nimani ko‘rsatadi?

Tadqiqotchilar alanga tarqalish tezligi bilan ko‘tarilish kuchi orasidagi muvozanatni Froude soni orqali baholagan:

\[ Fr = \frac{S_b}{\sqrt{gR_f}} \]

Bu yerda S_b alanga tarqalish tezligini, g gravitatsiya tezlanishini va R_f alanga radiusini bildiradi. Surat va maxraj tezlik birligida bo‘lgani uchun Fr o‘lchamsiz. Tahlillarda devor ta’sirini kamaytirish uchun R_f = 12 mm ishlatilgan va natijalar Fr₁₂ sifatida taqdim etilgan.

Past Froude soni alanga tarqalishi ko‘tarilish kuchiga qarshi zaif qolishini va ko‘tarilish moyilligi kuchli ekanini ko‘rsatadi. Tadqiqotda Fr₁₂ = 0,62 empirik referens chegarasi ishlatilgan:

• Fr₁₂ < 0,62 bo‘lganda alanga pastga siljiy olmagan va yuqori devor tomon ko‘tarilgan.
• Fr₁₂ > 0,62 bo‘lishi normal va simmetrik tarqalish uchun ijobiy, lekin o‘z-o‘zicha yetarli emas.

Darhaqiqat, an’anaviy sham bilan 7 bar va Φ = 1 sharoitida Froude soni 0,62 dan yuqori bo‘lsa ham alanga ko‘tarilishi kuzatilgan. Shu sabab 0,62 chegarasi aniq ko‘tarilish/ko‘tarilmaslik chegarasi emas, balki kuchli ko‘tarilish ta’sirini aniqlashga yordam beruvchi tajribaviy referensdir.

Eng yuqori Froude sonlari taxminan Φ = 1,1 sharoitida olingan va ko‘rib chiqilgan bosimlarda har ikki elektrod turida ham bu ekvivalentlik koeffitsientida aniq alanga ko‘tarilishi kuzatilmagan. Uzun yoy elektrodi taqqoslangan yonuvchanlik oralig‘ining katta qismida an’anaviy shamga qaraganda yuqoriroq Froude sonlari hosil qilgan.

Uzun yoy razryadi alanga g‘ijimlanishiga qanday ta’sir qilgan?

Alanga frontidagi g‘ijimlanish asl notekis kontur perimetri uzunligining silliqlangan referens kontur perimetriga nisbati bilan aniqlangan:

\[ I_L = \frac{L_W}{L_S} \]

Bu yerda I_L o‘lchamsiz g‘ijimlanish koeffitsientini, L_W asl g‘ijimlangan kontur perimetrini va L_S silliqlangan kontur perimetrini bildiradi. I_L ortishi alanga fronti silliq konturga nisbatan uzunroq va ko‘proq g‘ijimlanganini anglatadi.

G‘ijimlanish tahlili faqat 7 bar da bajarilgan. Tadqiqotchilar pastroq bosimdagi tasvirlarda konturlar ishonchli aniqlanmaganini va tasvir buzilishi miqdoriy tahlilni qiyinlashtirganini bildirgan.

Ekvivalent alanga radiusi 3-5 mm bo‘lgan davr razryaddan keyingi boshlang‘ich g‘ijimlanishni, 10-15 mm oralig‘i esa alanga oldinga siljigandan keyingi g‘ijimlanishni ifodalagan. Boshlang‘ich koeffitsientning keyingi koeffitsientga nisbati g‘ijimlar tarqalish davomida qanchalik kamayganini baholash uchun ishlatilgan.

12-rasmda bu nisbat taxminan:

Jadvaldagi sonlar grafikdan taxminan o‘qilgan. Xato chiziqlari besh takrorli tajribadan olingan statistik o‘zgaruvchanlikni ko‘rsatadi.

Cho‘zilgan va cho‘zilmagan alanga tezliklari nimani ko‘rsatgan?

7 bar dagi Φ = 0,9-1,3 oralig‘ida cho‘zilgan alanga tezligi barcha sharoitlarda cho‘zilmagan alanga tezligidan yuqori bo‘lgan. Bu natija haqiqiy alanga fronti geometrik cho‘zilish va g‘ijimlanish ta’siri sababli faqat ichki tarqalish tezligidan yuqoriroq ko‘rinadigan tarqalish ko‘rsatishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Sonli qiymatlar 13-rasmdan taxminan o‘qilgan. Eng yuqori mutlaq cho‘zilgan alanga tezligi Φ = 1,1 da kuzatilgan bo‘lsa-da, cho‘zilgan tezlikning cho‘zilmagan tezlikka nisbatan foizli hissasi aynan shu sharoitda eng past darajada. Tadqiqotchilarga ko‘ra, tez va barqarorroq tarqalish davomida boshlang‘ich g‘ijimlar tezroq silliqlangan.

Φ = 0,9 va Φ = 1,3 sharoitlarida alanganing ichki tarqalish tezligi pastroq va ko‘tarilish kuchi hamda alanga fronti beqarorliklarining ta’siri yaqqolroq. Ushbu sharoitlarda uzun yoy hosil qilgan g‘ijimlar ko‘proq saqlangan, samarali alanga yuzasi kengaygan va cho‘zilgan alanga tezligida yuqoriroq nisbiy oshish yuz bergan.

Matndagi g‘ijimlanish oralig‘i nomuvofiqligi

Alanga g‘ijimlanishi bo‘limidagi bir paragraf yoqish chegarasiga yaqin sharoitlarni 7 bar da Φ = 0,7 va Φ = 1,4 deb ta’riflaydi. Biroq:

• Annotatsiyada tezlik olinadigan oraliq Φ = 0,9-1,3 deb berilgan.
• 12-rasmning gorizontal o‘qi Φ = 0,9-1,3 oralig‘ida.
• 13-rasm faqat Φ = 0,9-1,3 natijalarini ko‘rsatadi.
• Keyingi izoh eng yuqori nisbiy oshishlarni Φ = 0,9 va Φ = 1,3 sharoitlariga bog‘laydi.

Shu sabab tegishli paragrafdagi “0,7 va 1,4” ifodasi boshqa ma’lumot va rasmlar bilan mos kelmaydi. Mazmun tayyorlanayotganda bu qiymatlar tuzatilmagan; ziddiyat ochiq saqlangan.

Yoqilish kechikishi qanday ta’riflangan?

Yoqilish kechikishi elektr yoqish signali bilan kumulyativ issiqlik ajralishi jami issiqlik ajralishining 10 foiziga yetgan lahza orasidagi vaqt sifatida ta’riflangan.

Ko‘rib chiqilgan barcha ekvivalentlik koeffitsientlarida uzun yoyli yoqish kechikishi an’anaviy shamnikidan qisqa bo‘lgan. Tadqiqotchilar buni bir-birini qo‘llab-quvvatlovchi ikki ta’sir bilan bog‘lagan:

• Kattaroq boshlang‘ich alanga yadrosi va yuqoriroq tarqalish tezligi dastlabki yonish rivojlanishini to‘g‘ridan-to‘g‘ri tezlashtirgan.
• Kuchsizroq alanga ko‘tarilishi alanganing yuqori devorga ko‘tarilib, kechikkan holda qayta tarqalishini kamaytirgan.

Kechikish taxminan Φ = 1,1 atrofida eng past darajaga yetgan. Juda kambag‘al Φ = 0,7-0,8 sharoitlarida xato chiziqlari kengroq. Bu holat past tarqalish tezligi, pastroq Froude soni va kuchli alanga ko‘tarilishining tajribalararo o‘zgaruvchanlikni oshirishi bilan bog‘langan.

Eng yuqori yonish bosimi o‘zgarganmi?

Uzun yoyli yoqishning eng yuqori yonish bosimiga ta’siri yoqilish kechikishiga ta’siriga qaraganda cheklangan bo‘lgan. Uzun yoy va an’anaviy sham egri chiziqlari bir xil bosim va ekvivalentlik koeffitsientlarida bir-biriga yaqin kechgan.

Bu natija uzun yoy tizimining asosiy ta’siri yonishning dastlabki bosqichida sodir bo‘lishini ko‘rsatadi. Elektrod kattaroq yadro va tezroq dastlabki tarqalishni bergan; ammo alanga kattalashgandan keyin umumiy bosim oshishi asosan aralashmadagi jami kimyoviy energiya, boshlang‘ich bosim va ekvivalentlik koeffitsientiga bog‘liq bo‘lib qolgan.

Shu sabab tadqiqot uzun yoyli yoqish ayni yoqilg‘i aralashmasidan ko‘proq jami energiya ishlab chiqaradi degan fikrni emas, balki mavjud energiyaning ertaroq va tartibliroq ajralishini qo‘llab-quvvatlaydi.

Issiqlik ajralish tezligi qanday hisoblangan?

Yonish kamerasi bosimidan issiqlik ajralish tezligi quyidagi tenglama bilan hisoblangan:

\[ HRR = \frac{V}{\gamma(t)}\frac{dP}{dt} \]

Bu yerda HRR issiqlik ajralish tezligini, V doimiy hajmli kameraning hajmini, P bosimni, t vaqtni va γ(t) vaqtga bog‘liq solishtirma issiqlik nisbatini bildiradi. Bosim Pa, hajm m³ va vaqt soniya bo‘lsa tenglama birligi W yoki J/s bo‘ladi. Kumulyativ issiqlik ajralishi HRR egri chizig‘ini vaqt bo‘yicha integrallash orqali hisoblangan.

Tadqiqot ushbu soddalashtirilgan bosimga asoslangan munosabatni taqqoslama ko‘rsatkich sifatida ishlatgan. Issiqlik yo‘qotilishi, devor bilan issiqlik almashinuvi va uch o‘lchovli alanga tuzilishi uchun batafsil termodinamik tuzatish modeli berilmagan.

Ikki cho‘qqili issiqlik ajralishi nimani anglatadi?

Alanga ko‘tarilishi aniq bo‘lganda issiqlik ajralish tezligi egri chizig‘ida ikki alohida cho‘qqi paydo bo‘lgan. Mualliflarning vizual va bosim ma’lumotlariga tayangan izohi quyidagicha:

1. Birinchi cho‘qqi yuqoriga ko‘tarilgan alanganing yonishi davomida yuz bergan.
2. Alanga yuqori devorga urilib, devor bilan o‘zaro ta’sirdan keyin pastga tomon tarqalishda davom etgan.
3. Ushbu keyingi yonish bosqichi ikkinchi issiqlik ajralish cho‘qqisini hosil qilgan.

6 bar va Φ = 1 sharoitida ham an’anaviy sham, ham uzun yoyli yoqish alanga ko‘tarilishini ko‘rsatgan. Biroq uzun yoyda ko‘tarilish kuchsizroq bo‘lgani sabab ikkinchi HRR cho‘qqisi kichikroq qolgan.

Bosim ortgani sari har ikki elektrod uchun ikki cho‘qqi yanada yaqqol bo‘lgan. Tadqiqot bu tendensiyani yuqori bosimda ortgan gaz zichligi va kamaygan alanga tarqalish tezligining ko‘tarilish kuchiga bog‘liq shakl buzilishini kuchaytirishi bilan izohlagan.

Kambag‘al va boy chekka sharoitlarda ham alanga tezligi pasaygani sabab ikki cho‘qqili xatti-harakat kuchliroq ko‘ringan. Uzun yoyli yoqish ikkinchi cho‘qqini susaytirgan va jami issiqlik ajralish davomiyligini qisqartirgan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• O‘xshash berilgan energiya va bir xil impuls chastotasi ostida uzun yoy elektrodi an’anaviy shamga qaraganda kattaroq boshlang‘ich alanga yadrosini hosil qilgan.
• Uzun yoyli yoqish taqqoslash mumkin bo‘lgan barcha tajriba sharoitlarida alanga tarqalish tezligini oshirgan.
• Tezroq tarqalish pastki alanga frontining ko‘tarilish kuchiga qarshi oldinga siljishini osonlashtirgan va alanga ko‘tarilish darajasini kamaytirgan.
• Uzun yoy tizimi an’anaviy shamga qaraganda umuman yuqoriroq Froude sonlarini ta’minlagan.
• Uzun yoy razryadi hosil qilgan g‘ijimlarning bir qismi tarqalish davomida saqlanib, samarali alanga yuzasi bilan bog‘langan.
• Uzun yoyli yoqish ko‘rib chiqilgan barcha ekvivalentlik koeffitsientlarida yoqilish kechikishini qisqartirgan.
• Uzun yoyli yoqishning eng yuqori yonish bosimiga ta’siri cheklangan bo‘lgan.
• Alanga ko‘tarilishi sabab yuzaga kelgan ikkinchi issiqlik ajralish cho‘qqisi uzun yoy usuli bilan susaygan.
• Mavjud elektrod va quvvat manbai bilan 8 bar da uzun yoy razryadi hosil qilinmagan.

Tadqiqot isbotlamaydigan natijalar

• Tadqiqot haqiqiy ichki yonuv dvigatelida yoki gaz turbinasida bajarilmagan.
• Uzun yoy elektrodining uzoq muddatli yeyilishi, ifloslanishi, termik chidamliligi yoki texnik xizmat muddati baholanmagan.
• NOx, N₂O, yonmagan NH₃ yoki boshqa emissiyalar o‘lchanmagan.
• Tadqiqot uzun yoy tizimi dvigatelning umumiy samaradorligi, yoqilg‘i sarfi yoki quvvat chiqishini oshirishini ko‘rsatmaydi.
• Doimiy hajmli kameraning yuqori devoriga uriladigan alanga xatti-harakati haqiqiy dvigatel silindridagi oqim va piston harakatini bevosita ifodalamaydi.
• Tasvirga asoslangan ekvivalent radius notekis uch o‘lchovli alanga yuzasining barchasini o‘lchamaydi.
• 1.650 ± 50 mJ darajasidagi yoqish energiyasining haqiqiy dvigatel elektr tizimi uchun amaliy ekanligi baholanmagan.
• Uzun yoyli yoqish barcha kambag‘al va boy sharoitlarda alanga ko‘tarilishini to‘liq yo‘qotmagan.
• G‘ijimlanish bilan tezlik oshishi orasidagi bog‘liqlik mexanizmni qo‘llab-quvvatlaydi; biroq tezlik oshishining barchasi faqat g‘ijimlanishdan kelib chiqishini isbotlamaydi.
• Ushbu tadqiqot tijoriy qo‘llash, seriyali ishlab chiqarish yoki xavfsizlik tasdig‘ini bermaydi.

Turkiya nuqtai nazaridan bu nimani anglatadi?

Tadqiqotning Turkiyaga ko‘chirish mumkin bo‘lgan asosiy muhandislik xabari shuki, ammiak kabi sekin yonadigan yoqilg‘ida yoqish tizimi faqat jami energiya miqdori bilan baholanmasligi kerak. Ayni energiya kattaroq hajmga va mos vaqt shkalasida uzatilganda boshlang‘ich alanga yadrosi, tarqalish tezligi va yonish barqarorligi sezilarli o‘zgarishi mumkin.

Turkiyada dvigatel, generator, dengiz energetikasi, yonish tizimlari va muqobil yoqilg‘ilar ustida ishlaydigan tadqiqot guruhlari uchun bu usul o‘zgartirilgan sham geometriyasi, bipolyar impulsli quvvat elektronikasi, schlieren tasvirlash va bosimga asoslangan issiqlik ajralishi tahlilini birlashtiruvchi tajribaviy tadqiqot doirasini taklif qiladi.

Biroq amaliyotga o‘tish uchun harakatlanuvchi pistonli dvigatel tajribalari, yuqori bosimda takrorlanuvchi elektr teshilish, haqiqiy turbulentlik sharoitlari, emissiya o‘lchovlari, elektrod chidamliligi, elektr sarfi va dvigatel boshqaruvi bilan integratsiya kabi qo‘shimcha tasdiqlar kerak.

Tadqiqot usuli va topilmalari

Texnik usul xulosasi

Asosiy taqqoslama topilmalar

O‘lchov va noaniqlik bahosi

• Har bir sharoitning kamida besh marta takrorlanishi yoqish noaniqligining tajribaviy taqsimotini ko‘rsatishga imkon bergan.
• Grafiklardagi xato chiziqlari besh takrordan olingan statistik xatoni bildiradi.
• Kambag‘al sharoitlarda yoqilish kechikishidagi xato chiziqlari kattaroq; bu past tezlik va kuchli ko‘tarilish bilan bog‘langan.
• Alanga tezligi devor ta’sirini kamaytirish uchun faqat 10-15 mm ekvivalent radius oralig‘ida aniqlangan.
• Froude taqqoslanishi doimiy 12 mm radiusda bajarilgan.
• G‘ijimlanish tahlili tasvir sifati yetarli bo‘lgan 7 bar sharoiti bilan cheklangan.
• Tadqiqot tasvir threshold qiymatini tanlash bo‘yicha sezgirlik tahlili yoki piksel miqyosidagi kontur noaniqligini bermagan.
• Elektrodning aniq yoy uzunligi va taqqoslangan sham geometriyasi berilmagani takror ishlab chiqarish imkonini cheklaydi.

Mualliflar natijalarining texnik xulosasi

1. Bipolyar nanosekundlik impulslarni uzaytirilgan yoy kanali bilan birlashtirish an’anaviy shamga qaraganda kattaroq razryad maydoni va boshlang‘ich alanga yadrosini hosil qilgan.
2. Uzun yoy elektrodi ammiakning past alanga tezligi keltirgan cheklovni to‘liq yo‘qotmagan bo‘lsa ham, taqqoslangan sharoitlarda tarqalishni tezlashtirgan.
3. Yuqori alanga tezligi pastki alanga frontining gravitatsiyaga qarshi oldinga siljishini qo‘llab-quvvatlagan va ko‘tarilish darajasini kamaytirgan.
4. Alanga g‘ijimlarining saqlanishi ayniqsa Φ = 0,9 va 1,3 sharoitlarida cho‘zilgan tezlikning cho‘zilmagan tezlikka nisbatan ko‘proq oshishiga hamroh bo‘lgan.
5. Uzun yoyli yoqish kechikishni qisqartirgan va issiqlik ajralishining ikki cho‘qqili tuzilishini susaytirgan.
6. Eng yuqori yonish bosimidagi cheklangan o‘zgarish uzun yoyning asosiy hissasi umumiy energiya miqdoridan ko‘ra dastlabki yonish vaqtlanishi va barqarorligida ekanini ko‘rsatgan.

Manba va usul eslatmasi

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: The Effects of Long-Arc Plasma Ignition on Flame Propagation and Flame Lift-Off of Ammonia/Air Mixtures at High Pressures

Mualliflar: Weixin Rong; Yong Hu; Ruijiao Cao; Feiyang Zhao; Wenbin Yu.

Mualliflar tartibi: Yuqoridagi ro‘yxat tadqiqotdagi asl tartibni saqlaydi.

Teng birinchi muallif: Teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti yo‘q.

Mas’ul mualliflar: Feiyang Zhao va Wenbin Yu.

Muassasa: School of Energy and Power Engineering, Shandong University, Jinan, Shandong 250061, China.

DOI:10.2139/ssrn.6944014

Jurnal: Ushbu versiya orqali peer-reviewed jurnal yoki yakuniy jurnal nashri tasdiqlanmagan.

Asl nashriyot: Yakuniy jurnal nashriyoti yo‘q; tadqiqot SSRN da preprint sifatida ulashilgan.

Nashr platformasi: SSRN.

Nashr yili: 2026.

Manba turi: Doimiy hajmli yonish kamerasida bajarilgan tajribaviy plazma yordamidagi yoqish tadqiqoti; preprint.

Peer review holati: Ushbu tadqiqot peer review dan o‘tmagan preprintdir. Topilmalar ushbu cheklov hisobga olinib baholanishi kerak.

Rasmiy manba havolasi:https://ssrn.com/abstract=6944014

Muallif hissalari: Weixin Rong; asl qoralamani yozish, formal tahlil, ma’lumotlarni tartibga solish va konsepsiyalash vazifalarini bajargan. Yong Hu; tasdiqlash, tadqiqot va ma’lumotlarni tartibga solishga hissa qo‘shgan. Ruijiao Cao; dasturiy ta’minot va tajribaviy tadqiqotga hissa qo‘shgan. Feiyang Zhao; ko‘rib chiqish-tahrirlash, usul va moliyalashtirishni ta’minlashni bajargan. Wenbin Yu; nazorat, resurslar va loyiha boshqaruviga mas’ul bo‘lgan.

Sun’iy intellektdan foydalanish bayonoti: Mualliflar ayrim bo‘limlarning o‘qiluvchanligi va tilini yaxshilash maqsadida DeepSeek dan foydalanganini; keyin mazmunni ko‘rib chiqib tahrirlaganini va nashr mazmuni uchun javobgarlikni o‘z zimmasiga olganini bildirgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar tadqiqotga ta’sir qilishi mumkin bo‘lgan ma’lum moliyaviy manfaat yoki shaxsiy munosabat yo‘qligini bayon qilgan.

Moliyalashtirish: Tadqiqot National Natural Science Foundation of China tomonidan 52406145 raqamli grant doirasida moliyalashtirilgan.

Ushbu o‘zbekcha ilmiy izoh yuklangan tadqiqotni boshidan oxirigacha ko‘rib chiqish asosida tayyorlangan. Tajriba qurilmalari, elektr to‘lqin shakllari, schlieren tasvirlari, tenglamalar, taqqoslama grafiklar, bosim va issiqlik ajralishi natijalari tadqiqotda berilgan doirada yetkazilgan. Tadqiqotda bo‘lmagan ilmiy natijalar qo‘shilmagan. Tashqi tekshiruv faqat sarlavha, mualliflar, DOI, SSRN qaydi va nashr holatini bibliografik nazorat qilish maqsadida ishlatilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari: peer review dan o‘tmaganligi, tajribalar doimiy hajmli laboratoriya kamerasida bajarilgani, haqiqiy dvigatel ichki turbulentligi va piston harakati bo‘lmagani, emissiya o‘lchovlari bajarilmagani, elektrodning aniq yoy geometriyasi berilmagani, uzoq muddatli elektrod chidamliligi baholanmagani, 8 bar da uzun yoy hosil qilinmagani va g‘ijimlanish bo‘limidagi ekvivalentlik koeffitsienti nomuvofiqligidir.

Natijalar uzun yoy plazma yoqishi ko‘rib chiqilgan tajriba qurilmasida ammiak/havo alangasining dastlabki rivojlanishini tezlashtirishi va ko‘tarilish kuchiga bog‘liq ko‘tarilishni kamaytirishi mumkinligini ko‘rsatadi. Natijalar haqiqiy dvigatellarda samaradorlik, xavfsizlik, emissiya yoki tijoriy muvaffaqiyat isboti sifatida talqin qilinmasligi kerak.