Анализ механизмов воспламенения и горения смесевых топлив $i$-$\mathrm{C}_8\mathrm{H}_{18}$–$\mathrm{H}_2$ и $n$-$\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}$–$\mathrm{H}_2$ в воздухе

Проведен численный анализ воспламенения и горения смесевых топлив $i$-$\mathrm{C}_8\mathrm{H}_{18}$–$\mathrm{H}_2$ и $n$-$\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}$–$\mathrm{H}_2$ в воздухе. Показано, что добавка водорода как к нормальному алкану ($n$-$\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}$), так и к алкану с разветвленной структурой ($i$-$\mathrm{C}_8\mathrm{H}_{18}$) приводит к увеличению времени задержки воспламенения $\tau_{ind}$ при начальной температуре смеси $T_0$ меньше некоторого значения $T_l$ и, наоборот, к уменьшению $\tau_{ind}$ при $T_0>T_l$. При этом чем больше доля водорода в смеси, тем сильнее изменяется $\tau_{ind}$. При достаточно высокой температуре $T_0>T_h$ небольшая добавка алкана ($\approx2$ $\div$ $10\%$) к водороду уменьшает задержку воспламенения. Значение $T_l$ зависит от давления топливовоздушной смеси и в меньшей степени от типа $n$-алкана, а значение $T_h$ – еще и от доли алкана в смесевом топливе. При достаточно высоком начальном давлении ($10$ атм и выше) введение небольшого количества $i$-$\mathrm{C}_8\mathrm{H}_{18}$ или $n$-$\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}$ в водородовоздушную смесь уменьшает $\tau_{ind}$ при любом значении $T_0$. Указанные особенности обусловлены тесным взаимодействием кинетики окисления алканов и водорода. Показано, что смесевые топлива, состоящие из водорода и $n$-$\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{22}$ ($i$-$\mathrm{C}_8\mathrm{H}_{18}$), имеют более высокую скорость ламинарного пламени и более широкие пределы устойчивого горения, чем сами углеводороды. Однако заметное увеличение скорости ламинарного пламени наблюдается лишь при молярной доле водорода в смесевом топливе, большей $50\%$. При этом становится возможным организовать устойчивое горение с меньшим содержанием $\mathrm{NO}$ в продуктах сгорания.