Влияние акустического воздействия на развитие неустойчивостей при струйном диффузионном горении метана

• Автор: Кривокорытов, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1.Обзор
§1.1. Классические представления о диффузионных пламенах
1.1.1. Типы диффузионных пламен
1.1.2. Приближение поверхности горения. Температура пламени
1.1.3. Форма диффузионного пламени. Задача Бурке-Шумана
§ 1.2. Нестационарные режимы горения
1.2.1. Термоакустическая неустойчивость
1.2.2. Конвективная неустойчивость. Мерцание пламени
1.2.3. Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца
1.2.4. Другие виды неустойчивостей
1.2.5. Безразмерные параметры нестационарных течений
§1.3. Диффузионные пламена при акустическом воздействии
1.3.1. Влияние внешнего акустического поля на скорость химической реакции и устойчивость фронта пламени перемешанной смеси
1.3.2. Конвективная неустойчивость в диффузионных пламенах при акустическом воздействии
1.3.3. Гидродинамическая неустойчивость потока реагентов в диффузионных пламенах при акустическом воздействии
1.3.4. Влияние акустического воздействия на состав продуктов горения при диффузионном горении
1.3.5. Механизмы образования оксидов азота
Основные выводы по Главе
Глава 2. Экспериментальные установки и методы исследования
§ 2.1. Схема экспериментальной горелки
§ 2.2. Внешнее акустическое воздействие

§ 2.3. Метод теневой визуализации на базе ИАБ-
§ 2.4. Измерение частоты мерцаний пламени. Фотографии пламени
§ 2.5. Измерение полей скоростей методом PIV
§ 2.6. Исследование состава продуктов горения
Основные выводы по Главе
Глава 3. Исследование диффузионных пламен при акустическом воздействии
§3.1. Высота диффузионного метанового факела
§ 3.2. Конвективная неустойчивость, мерцания пламени
§3.3. Развитие гидродинамической неустойчивости в струйном метановом диффузионном факеле при акустическом воздействии. Бифуркация
пламени
§ 3.4. Влияние акустического воздействия на пределы отрыва/присоединения диффузионного факела
Основные выводы по Главе
Глава 4. Исследование развития неустойчивостей в газовых струях при акустическом воздействии
§4.1. Ламинарно-турбулентный переход в газовых струях миллиметрового
масштаба
§ 4.2. Бифуркация газовых струй при акустическом воздействии
§ 4.3. Влияние частоты звука и уровня звукового давления
§ 4.4. Влияние газа струи и ее диаметра
Основные выводы по Главе
Глава 5. Исследование газовых струй при акустическом воздействии методом
Stereo PIV
§5.1. Профили скорости в затопленной газовой струе

§5.2. Поле скоростей струи при акустическом воздействии в ее продольном
сечении
§ 5.3. Поле скоростей струи при акустическом воздействии в ее поперечном
сечении
§ 5.4. Профили скорости в затопленной газовой струе при акустическом
воздействии
§5.5. Скорость роста возмущений в струях при акустическом
воздействии
Основные выводы по Главе
Глава 6. Исследование состава продуктов горения диффузионного метанового факела при акустическом воздействии
§6.1. Определение массовой концентрации сажи методом экстинкции
§ 6.2. Результаты измерения концентраций оксидов азота и сажи в продуктах горения
Основные выводы по Главе
Список литературы

соответственно. Обычно, диссипация акустической энергии в камерах сгорания очень мала, таким образом, выражение (2) может быть представлено в виде, которым обычно пользуются в исследованиях термоакустической неустойчивости:
1о /(Г р (х’ ^ Ч О*7* > °- (3)
Из неравенства (3) следует, что существуют определенные соотношении между р’ и <7 ’, удовлетворяющие критерию Рэлея. Если /?’ и <7 ’ находятся в фазе, то наблюдается неустойчивость и критерий выполняется, если р’ и д ’ находятся в противофазе, то критерий не выполняется и неустойчивость не наблюдается. Нужно отметить, что в (3) входит пространственный интеграл, и оба эффекта могут возникать в различных местах горелки в разное время.
1.2.2. Конвективная неустойчивость. Мерцание пламени
Возможностей человеческого глаза достаточно, для того чтобы увидеть, что диффузионное пламя в бытовых горелках всегда хаотично и неравномерно пульсирует на низких частотах, обычно в диапазоне 10-20 Гц. Эти колебания пламени, более известные как мерцания, отражают изменение геометрических размеров пламени, колебаний тепловыделения, давления и других характеристик, играющих важную роль в динамике пламени, излучении пламени и энергоэффективности. В большинстве горелочных устройств конвекция существенно влияет на выбросы продуктов горения, скорость горения, а также пределы устойчивости пламени, такие как проскок и срыв пламени. Конвекция приводит к колебаниям фронта пламени с низкой частотой, обычно в пределах 10-20 Гц для струи пропана, горящей в воздухе, и около 18 Гц для городского газа (содержащего 40% первичного воздуха) в воздухе [13]. Такие колебания также называются мерцаниями, а соответствующая им частота частотой мерцаний пламени. Эта частота слабо зависит от типа горючего, размера горелки и скорости горючего газа на выходе из горелки.