Выполнено численное моделирование плоского пламени метановоздушной смеси в продольном электрическом поле при различных соотношениях коэффициента избытка топлива. Для проведения численных расчетов использовался разработанный в программе OpenFOAM вычислительный код на основе решателя reactingParcelFoam. Результаты показали, что предсказанная величина ионного тока коррелирует с экспериментальными данными. Наилучшее совпадение достигается в области бедных (φ ≤ 0.8) и богатых (φ ≥ 1.3) пламен. Наибольшее расхождение зафиксировано в режиме с коэффициентом избытка топлива φ = 0.9. Максимальное значение ионного тока достигается при φ = 1.1, что соответствует результатам эксперимента. Полученные данные демонстрируют адекватность предсказания разработанного кода величины тока в пламени. Данные расчета указывают на увеличение концентрации CH на 20.5 % и O на 2.0 % при воздействии электрического поля, взаимодействие этих компонентов является инициирующей реакций в образовании заряженных частиц в углеводородных пламенах.
С.А. Гапонов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия gaponov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой поток, пограничный слой, стационарное возмущение, амплитуда, фаза, продольные структуры
Страницы: 1095-1105
В работе исследуются стационарные возмущения уравнений устойчивости пограничного слоя при дозвуковом и сверхзвуковом обтекании пластины. В случае двумерных возмущений полученные результаты хорошо согласуются с известными литературными данными. Впервые исследованы трехмерные возмущения, напоминающие продольные структуры. Установлено, что амплитуда возмущений по пограничному слою продольной скорости и температуры имеет колоколообразную форму, положение максимумов которой в переменных Дородницына - Ховарта консервативно к изменению чисел Маха, Рейнольдса и волнового числа по боковой координате. При этом интенсивность затухания возмущений по продольной координате и сдвиг фазы возмущения по пограничному слою растут с увеличением указанных величин. Наибольшие изменения фазы наблюдаются у боковой скорости.
На основе модифицированного метода средних потоков проведен численный анализ для сильно асимметричных индикатрис рассеяния. С этой целью для решения уравнения переноса излучения используется приближение дельта-Эддингтона. Для примера выполнены расчеты радиационно-кондуктивного теплообмена в плоском слое анизотропно рассеивающей среды для индикатрисы Хеньи-Гринштейна и транспортного приближения.
С помощью гибридной численной модели, основанной на методе решеточных уравнений Больцмана и уравнении переноса тепла, исследовалось влияние параметров смачиваемости материала пористого нагревателя на теплообмен при кипении. В результате моделирования процесса кипения на пористом нагревателе с регулярной гексагональной структурой металлических теплопроводящих прямоугольных элементов при различных тепловых напорах получены кривые кипения и коэффициенты усиления/деградации теплообмена для лиофильного, лиофобного и нейтрального материалов нагревателя. Результаты показали, что при умеренно малых тепловых напорах коэффициент теплоотдачи на лиофобном нагревателе больше, чем для поверхности с нейтральной смачиваемостью, ввиду более ранней инициации паровой фазы, а в области больших тепловых напоров теплообмен на лиофильном нагревателе наибольший. Было также показано, что температура начала закипания минимальна для лиофобного и максимальна для лиофильного нагревателей, а кризис кипения не наступает на пористом нагревателе любой смачиваемости даже при максимальных рассматриваемых тепловых напорах.
В.Н. Зудов, О.А. Шмагунов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия zudov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, горение в до- и сверхзвуковых струях, оптический разряд, импульсно-периодическое инициирование воспламенения
Страницы: 1123-1130
Рассматривается задача о воспламенении и горении расширяющейся во времени области. Инициирование горения осуществлялось с помощью импульсно-периодического энергоисточника. Выявлено влияние частоты импульсов и скорости потока на воспламенение. Выполнено численное моделирование самовоспламенения ламинарной струи водорода, разбавленной азотом, в спутном нагретом потоке воздуха. Проведено исследование нестационарного реагирующего слоя смешения между двумя потоками (воздуха и топлива), имеющими различные скорости и температуры.
Теория перколяции широко применяется для исследования теплопереноса и других кинетических процессов в системах с неупорядоченной структурой. В работе предложен феноменологический подход, объединяющий методы теории перколяции и мультифрактального анализа, для моделирования перколяционного кластера в трехмерной бесконечной среде с мультифрактальными свойствами. На основе разработанной модели получены однозначные численные значения топологических критических индексов и критического индекса проводимости, выявлены ранее неизвестные взаимосвязи между критическими индексами, определены пороговые условия, разделяющие качественно различные режимы поведения системы в масштабах корреляционной длины и установлена связь параметра порядка системы с золотым сечением, что указывает на универсальный характер выявленных зависимостей.
А.Д. Назаров, Н.Б. Миськив
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия nazarov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: теплообмен, распылительное охлаждение, температура рабочей жидкости
Страницы: 1145-1149
Выполнены экспериментальные исследования влияния температуры рабочей жидкости (дистиллированной воды) распылительной системы на теплоотдачу без кипения вертикальной гладкой поверхности. В ходе экспериментов капельный поток формировался с использованием гидравлической форсунки, температура охладителя и удельный массовый поток воды изменялись в диапазонах 13 ÷ 70 °C и 3.4 ÷ 4.5 кг/(с·м2) соответственно. Теплонагруженная поверхность представляла собой фольгу из нержавеющей стали толщиной 20 мкм с квадратной рабочей поверхностью 0.07×0,07 м2. Нагрев осуществлялся с помощью источника постоянного тока. Тепловой поток поверхности не превышал 479.6 кВт/м2. Температура поверхности поддерживалась не выше 80 °C. Результаты исследования показали, что при однофазном режиме охлаждения и при увеличении температуры рабочей жидкости до 60 °C коэффициент теплоотдачи возрастает в соответствии с зависимостью, близкой к линейному закону. Дальнейшее увеличение температуры воды приводит к увеличению температуры теплонагруженной поверхности и, как следствие, снижению теплоотдачи.
С.А. Новопашин1,2, В.В. Каляда1 1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия sergeynovopashin@gmail.com 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: течение Хагена - Пуазейля, диссипация турбулентной энергии, истечение газа в вакуум
Страницы: 1151-1155
В работе представлены результаты экспериментального исследования распределения температуры в струе при истечении азота из длинной трубы в вакуум при ламинарном и турбулентном режимах течения в трубе. Обнаружено превышение температуры вниз по потоку при турбулентном режиме истечения по сравнению с ламинарным. Сделан вывод о том, что подъем температуры связан с релаксацией турбулентной энергии.
А.А. Борискин, А.А. Васильев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия gasdet@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: искровое зажигание, критическая энергия воспламенения смеси, ламинарное и турбулентное горение, нормальная скорость пламени, характерные неустойчивости горения, переход горения в детонацию
Страницы: 3-23
Многие аспекты воспламенения и распространения волн горения и детонации в горючих смесях, несмотря на многочисленные исследования, являются недостаточно изученными, что осложняет научно обоснованное управление такими процессами. В данной работе представлены новые данные о различных стадиях воспламенения и о распространении фронта пламени в плоском (двухмерном) канале постоянного сечения. Обсуждены экспериментально наблюдаемые основные неустойчивости пламени (проявляющиеся в существенной неодномерности и нестационарности фронта горения), явление срыва пламени (исчезновение свечения), эффект перехода пламени на самоподдерживающийся режим распространения. Обращено внимание на проблемы возникновения во фронте пламени новых очагов воспламенения смеси, в том числе микроочагов взрывного типа, способствующих последующему переходу горения в детонацию. Выявлен ряд новых особенностей в физике и динамике распространения пламени.
А.А. Васильев1,2, А.А. Борискин1, В.А. Васильев1 1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия gasdet@hydro.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: искровое зажигание, критическая энергия воспламенения смеси, ламинарное и турбулентное горение, нормальная скорость пламени, характерные неустойчивости горения, переход горения в детонацию, дифракция пламени, волны разрежения
Страницы: 24-33
Несмотря на многочисленные исследования, многие аспекты воспламенения и распространения волн горения и детонации в горючих смесях остаются недостаточно изученными, что осложняет научно обоснованное управление такими процессами. В первой части работы были приведены новые экспериментальные данные о различных стадиях воспламенения и о распространении фронта пламени в плоском (двухмерном) канале постоянного сечения. В данной работе представлены результаты малоисследованной области поведения волн горения при изменении геометрических размеров канала (так называемая дифракция пламени). Установлены характерные процессы поведения турбулентного пламени при его переходе из узкого канала в широкий: от срыва пламени и исчезновения свечения фронта с неполным сгоранием смеси в широком канале вплоть до возникновения новых микроцентров взрывного типа за счет развития неустойчивостей расширяющегося пламени и столкновений турбулентных языков пламени, приводящих к возникновению детонационноподобных волн.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
