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.
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.
Д.А. Сластная1, М.Ю. Хребтов1,2, Р.И. Мулляджанов1,2, В.М. Дулин1,2 1Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия da.slastnaya@gmail.com 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: направленное на преграду ламинарное пламя, прямое численное моделирование, детальный кинетический механизм, laminarSMOKE, OpenFoam, GRI-Mech 3.0
Страницы: 34-41
Представлены результаты прямого численного моделирования горения в зоне пламени метановоздушной смеси в форме конуса, направленного на плоскую холодную преграду. Рассматривались три случая с различными расстояниями между соплом горелки и преградой. Акцент в исследовании сделан на анализе формирования оксидов азота в пристенной области. Установлено, что при расположении преграды на расстоянии трех калибров от кромки сопла между конусовидным фронтом пламени и холодной стенкой формируется зона рециркуляции, где наблюдается повышенная концентрация оксидов азота NOx . Данный эффект повышенного образования NOx нивелируется в пристенной области вниз по потоку.
Т.А. Журавская1, В.А. Левин1,2 1НИИ механики Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия 2Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: стехиометрическая водородно-воздушная смесь, ячеистая детонационная структура, озон, пероксид водорода, гелий, множественные препятствия
Страницы: 42-52
С использованием детального кинетического механизма химического взаимодействия численно исследовано влияние добавок озона (или пероксида водорода) и гелия как инертного разбавителя в стехиометрическую водородно-воздушную смесь на параметры волны детонации. Установлено, что молярные доли вносимых добавок могу быть подобраны так, что размер ячейки волны детонации в полученной смеси будет близок к среднему размеру ячейки в чистой смеси, при этом температура продуктов детонации существенно уменьшится. Показано, что введение пероксида водорода и гелия снижает устойчивость детонационной волны к возмущениям, вызванным расположенными в канале множественными препятствиями (барьерами), и тем самым способствует подавлению волны. Обнаружено, что детонация в смеси с добавками озона и гелия в подобранных концентрациях, напротив, более устойчива к данным возмущениям, чем в чистой смеси.
А.О. Кашкаров1, Э.Р. Прууэл1, Е.Ю. Герасимов2, Я.Л. Лукьянов1, А.С. Туманик1, Н.А. Хлебановский1, А.А. Студенников1 1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия kashkarov@hydro.nsc.ru 2Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: взрывчатые вещества, бензотрифуроксан, продукты детонации, детонационные наноалмазы
Страницы: 53-61
Проведено микроскопическое и дифракционное исследование детонационного углерода в продуктах взрывчатых составов на основе бензотрифуроксана, содержащих гексоген, октодекановую кислоту и тротил. В продуктах детонации составов с гексогеном и октодекановой кислотой с размерами отдельных гранул бензотрифуроксана от единиц до десятков микрон наблюдаются характерные для чистого бензотрифуроксана углеродные формы. В субмикронной смеси бензотрифуроксана с тротилом таких форм не обнаружено.
Построены широкодиапазонные полуэмпирические уравнения состояния жидкого и газообразного аргона, криптона и ксенона с учетом испарения и термической ионизации на основе модифицированной модели Ван-дер-Ваальса для смесевых веществ. Конкретизирующие модель эмпирические функции имеют простой вид. Они содержат небольшое число свободных параметров, которые подобраны исходя из, по возможности, лучшего описания экспериментальных данных. Представлено сравнение результатов модельных расчетов с экспериментом до давления ≈1 000 ГПа и результатами расчетов по другим моделям при давлении больше 1 000 ГПа. В пределе низкой плотности и высокой температуры модель переходит в уравнение состояния смеси идеальных газов атомов, ионов всех кратностей и электронов с концентрацией, определяемой системой уравнений Саха.
А.В. Пинаев1, П.А. Пинаев1,2 1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия pavel_academ@mail.ru 2Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе
Ключевые слова: вертикальный и горизонтальный каналы, волна горения, метан, угольная взвесь, двухтопливная гетерогенная смесь, нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), пожаробезопасность
Страницы: 84-94
Проведены исследования возможности существования волн горения в газовых смесях αCH4/воздух и двухтопливных гетерогенных смесях (ДГС αCH4/воздух/угольная взвесь с объемной концентрацией метана α = 5 ÷ 8 % в закрытой вертикальной ударной трубе и в открытой с одного конца горизонтальной кварцевой трубке. Показано, что на величину нижнего концентрационного предела распространения (НКПР) пламени метана α* и на устойчивость пламени влияют расположение канала относительно вектора силы тяжести и концентрация угольной взвеси. В вертикальном закрытом канале волны горения распространялись сверху вниз в газовых смесях и ДГС при α ≥ 6 %, при α ≤ 5.5 % смеси не загорались. В горизонтальной трубке пламя распространялось в газовых смесях с α ≥ 6 % и в ДГС с α ≥ 5.5 %. Добавка угольной взвеси в метановоздушные смеси слабо влияет на скорость пламени, усиливает яркость и уменьшает НКПР пламени
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
