На кафедру

АКТУАЛЬНОСТЬ

Какое-то название
В системах реагирующих микрофакелов возникают нестационарные взаимодействия,
которые сопровождаются:
согласованными колебаниями;
срывом пламени.
Экспериментальное горелочное устройство

Рисунок 1 – Расчетная модель: а) – расчетная модель, состоящая из атмосферного цилиндра и горелки; б) – модель горелки
Рисунок 2 – Варианты расположения форсунок: а – одиночная струя; б, в – линейные массивы; г-е – двумерные массивы
3
ПОСТАНОВКА ЧИСЛЕННОГО РАСЧЕТА
Расчетная модель:
область горения - цилиндр диаметром 0,25 м и высотой 0,6 м
проточная часть горелки– куб 0,03 х 0,05 х 0,05 м и цилиндры форсунок высотой 0,005 м, диаметром 0,002 м
блочная структурированная сетка из 1,7 млн узлов
на выходе из топливных форсунок задано локальное сгущение с относительным коэффициентов 1,2
для решения применены стационарные трехмерные уравнения Навье-Стокса, осредненные по Рейнольдсу
модель турбулентности k-ε
описание горения – модель PDF Flamelet и BVM с подключенной схемой окисления пропана в воздухе
задана массовая сила тяжести, направленная противоположно вектору импульса струй

СПЕКТРЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОН-РАДИКАЛОВ
Рисунок 4 – Распределение температуры: а – одиночная струя; б – линейный массив из двух форсунок; в – линейный массив из трех форсунок; г – двумерный массив из четырех форсунок; д – двумерный массив из девяти форсунок
Рисунок 5 – Распределение ОН-радикалов при горении: а – линейного массива из 2 форсунок; б – двумерный массив из 4 форсунок

РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО РАСЧЕТА
Таблица 1. Параметры диффузионных факелов при фиксированном расходе топлива
l — длина факела, мм;
SOH — площадь изоповерхности ОН-радикалов, м2;
SMf — площадь изоповерхности коэффициента избытка воздуха, м2;
α — коэффициент избытка воздуха;
Vср — осредненная по площади факела скорость течения, м/ч;
gOH — массовая доля ОН-радикалов;
g С3Н8 — массовая доля топлива.
Рисунок 3 – Изоповерхности массовой доли ОН-радикалов gOH = 0,0005: а – одиночная струя; б, в – линейные массивы; г, д – двумерные массивы

СРАВНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ BVM И PDF
Рисунок 6 – Изоповерхности массовой доли ОН-радикалов gOH = 0,0005: а – модель горения BVM; б – модель горения PDF Flamelet
Рисунок 7 – Распределение ОН-радикалов при горении: а – модель горения BVM; б – модель горения PDF
Рисунок 8 – Распределение температуры: а – модель горения BVM;
б – модель горения PDF

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разделение зоны горения на несколько взаимодействующих диффузионных факелов приводит к:
уменьшению длины факела (массив из 3 факелов – 80 калибров, массив 3х3– 94 калибра, в сравнении с одиночным факелом, длиной 169 калибров)
увеличению площади реакции (площадь одиночного факела 30·10-3 м2, площадь массива 3х3 42·10-3 м2)
смещению максимальной температуры на периферию факела (из-за недостатка окислителя в приосевой зоне)
Сравнение результатов расчета на моделях горения BVM и PDF показало:
длина факела, площадь фронта пламени и число несгоревшего топлива незначительно отличаются (5-8%) при расчете на моделях горения BVM и PDF
обе модели дают результаты, отличные от эксперимента на 15-20%
Течение в системах микрофакелов является сложным и требует дополнительных расчетов в нестационарной постановке