Стационарные режимы горения, пределы распространения и неустойчивость пламени предварительно перемешанной смеси газов при горении во встречных потоках

• Автор: Фурсенко, Роман Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Основные обозначения Введение
ГЛАВА I. Горение предварительно перемешанных смесей газов
во встречных потоках и основные предположения теории ламинарного пламени (обзор литературы)
ГЛАВА II. О поведении решения задачи распространения плоского
адиабатического пламени при больших значениях энергии активации
♦ ГЛАВА III. Тепловое взаимодействие фронтов пламени в каналах с
противоположно направленными потоками газа
3.1. Стационарные режимы горения и динамическое поведение пламен при горении в каналах с противоположно направленными потоками газа
3.2. Стационарные режимы горения, пределы существования и устойчивость пламен в системе с противоточным теплообменом
3.3. Особенности горения газа в узком нагретом канале ГЛАВА IV. Диффузионно-тепловая неустойчивость пламени в
** неоднородном потоке газа
4.1. Диффузионно-тепловая неустойчивость двойных растяженных пламен
4.2. Свойства спектра задачи о линейной устойчивости двойных растяженных пламен
4.3. Растяженное пламя предварительно перемешанной смеси газов в потоке, набегающем на плоскую нагретую поверхность твердого тела
Заключение
Литература

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - параметр растяжения;
сре 5 - удельная теплоемкость газа и стенок канала соответственно;
С - концентрация недостающего компонента свежей смеси;
— температуропроводность газа;
От0| ~ коэффициент молекулярной диффузии недостающего компонента смеси; Е - энергия активации;
Ье - число Льюиса;
N = Е/11Таа - безразмерная энергия активации;
Ии - число Нуссельта;
Ре - число Пекле;
0 - теплота реакции;
Л - универсальная газовая постоянная;
1 — время;
Т - температура газа;
Та(1 — адиабатическая температура плоского пламени;
Т0 — начальная температура свежей смеси;
иай - нормальная скорость распространения плоского адиабатического пламени;
V - скорость потока газа; х, у - декартовы координаты; хг — координата фронта пламени;
Те -безразмерное число Зельдовича; а - коэффициент теплообмена;
5(х) - 5 -функция Дирака;
Х^ 5 — теплопроводность газа и стенок канала соответственно; рв 5 — плотность газа и стенок соответственно; ф — коэффициент избытка топлива;

Интерес исследователей к изучению горения предварительно перемешанных смесей газов во встречных потоках обусловлен появившейся в последнее время тенденцией к миниатюризации горелочных устройств. С уменьшением размера камеры сгорания возрастает отношение поверхности камеры к ее объему, что приводит к увеличению теплопотерь из пламени и трудностям организации устойчивого горения. Использование горелочных устройств с регенерацией тепла позволяет уменьшить общие тепловые потери в окружающую среду и организовать устойчивое горение в малоразмерных

устройствах даже при использовании запредельно бедных газовых смесей. Горение в смежных каналах с противоположно направленными потоками газа является примером системы с конвективным способом регенерации тепла. Характерной особенностью горения в такой системе является тепловое взаимодействие между фронтами пламени через теплопроводящую стенку, разделяющую каналы. Исследования взаимодействия между отдельными фронтами пламени и их динамического поведения являются новыми задачами теории горения. Их решение позволяет изучить особенности горения в системах с регенерацией тепла, а также охватывает целый ряд новых явлений,
щ' которые оставались за пределами существующих теорий.
Другой важной задачей теории горения является задача о распространение пламени в неоднородном потоке газа. Эффекты неоднородности потока проявляются при горении газа практически в любой системе. Влияние течения на структуру пламени сводится к появлению тепло- и массоотвода вдоль фронта химической реакции. В этом случае нормальная к фронту пламени компонента скорости газа зависит от координаты, отсчитываемой от фронта пламени вдоль нормали к поверхности. Влияние градиента скорости на структуру пламени получило название “stretch effect” (эффект растяжения). Типичными примерами систем, в которых
влиянием кривизны канала и т.д. С другой стороны, задачи, в которых рассматриваются взаимодействия между отдельными фронтами пламени, являются новыми для теории горения.
3.1.1 Математическая модель. Схема распространения волн горения в

Рисунок 5.
Схема двух волн горения в системе с противоточным теплообменом: 1,2 — области свежей смеси, 3 - область продуктов горения в верхней трубке. Фронты пламени находятся на расстоянии 2Ь друг от друга и расположены на границе между областями 2 и 3 в верхней трубке и 1, 2 - в нижней.
двух плоских каналах приведена на Рис.5. Расстояние между стенками каналов одинаково и равно с10, толщина центральной пластины - <і5. Предварительно перемешанная газовая смесь заполняет области 1, 2 в верхнем канале и 2, 3 в нижнем канале.
Газ движется вдоль оси х со скоростями -V в верхнем и V в нижнем каналах. Ось у направлена вдоль нормали к поверхности пластин, а пламя распространяется вдоль оси х. Считается, что фронт химической реакции