Нестационарное взаимодействие горящей капли с пульсационным потоком газа в цилиндрической трубе

• Автор: Кочнева, Оксана Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ

1.1. Одномерные уравнения газовой динамики

1.2. Дифференциальные уравнения газовой динамики

1.3. Линеаризация уравнений газовой динамики в зоне теплоподвода

1.4. Свойства плоскости теплоподвода

ГЛАВА 2. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КАПЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ С ГАЗОМ

2.1. Уравнения многокомпонентной реагирующей смеси газов. Первые интегралы

2.2. Уравнение движения капли

2.3. Зависимость радиуса капли от времени

2.4. Горение капли горючего в газофазном режиме

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ НЕСТАЦИОНАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГОРЯЩЕЙ КАПЛИ С АКУСТИЧЕСКИМ ПОТОКОМ ГАЗА В ТРУБЕ
3.1. Составление и решение характеристического уравнения
3.2. Аэродинамическое взаимодействие реагирующей капли с газом
3.3. Испарение капли
3.4. Неявная схема интегрирования уравнения движения капли
3.5. Анализ движения капли в трубе

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ УТОЙЧИВОСТИ ТЕРМИЧЕСКИ ВОЗБУЖДАЕМЫХ ПУЛЬСАЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ ГАЗА В ЦИЛИНРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ
4.1. Уравнение одномерного течения
4.2. Модель горения
4.2.1. Локальная модель
4.2.2. Конвективная модель
4.3. Приближенное аналитическое решение
4.4. Вывод декремента затухания для конвективной модели в случае треугольного импульса
4.5. Анализ расчетов
4.5.1. Пример расчета по локальной модели
4.5.2. Пример расчета по конвективной модели
ГЛАВА 5. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ С ДАННЫМИ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
5.1. Описание экспериментальной установки
5.1.1 .Средства и методика измерения акустического давления
5.1.2. Средства и методика измерения температуры газов
5.1.3. Методика проведения экспериментов
5.2. Сравнение теоретических значений границ устойчивости процесса горения с результатами экспериментов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
О% - ось трубы;
I], 1^2 — длина холодной и горячей областей (м);
, ур- проекция начальной и текущей скорости капли на ось трубы (м/с); хро, ур о - начальные координаты капли (м);
/ - время (с); 0 = со/ - безразмерное время;
Н0 ,25 - начальный и текущий диаметры капли (м) ;
Ь - длина цилиндрической трубы (м);
а — угол между направлением скорости потока газа и горизонталью (рад);
(3 - угол межлу направлением начальной скорости капли и горизонталью (рад); а - толщина теплоподвода (м);
£ - координата плоскости теплоподвода (м);
с > с2 - скорости звука в холодной и горячей областях (м/с);
л’р,х’гр,у~ горизонтальная и вертикальная компоненты скорости капли (м/с);
к, - волновые числа в холодной и горячей областях (м'1);
р[, р'2 — возмущенное давление в холодной и горячей областях (Н/м2);
Vg — скорость газа (м/с);
г}, у2 — возмущение скорости в холодной и горячей областях (м/с);
Рг = igCg !к& - число Прандтля;
cg, ср — удельные теплоемкости газа и капли (Дж/кг К); кё~ удельная теплопроводность газа (Дж/кг К);
Vg - кинематическая вязкость газа (Н • с/кг );
^^g - динамическая вязкость газа (Н-с/м^);
11е = |у^ -рр/х8 - число Рейнольдса;

где Pwv — парциальное давление паров горючего у поверхности капли, Tw -температура поверхности. Индекс / = N относится к горючему, i = 1 — к окислителю, / = 2 N — 1 — к продуктам реакции инертным компонентам, индекс W — к параметрам на поверхности раздела фаз (при г = гр).
Условие сохранения потока массы горючего определяется из:
(pvV(*W-l)~{pD)w(dYN/dr)w=0. (2.4.5)
Для остальных компонентов имеем соотношение
(pvV(^-l)-(pDV(^/^V=0» i = (2.4.6)
причем для 1 = 1 соотношение (2.4.6) выполняется автоматически, так как ввиду диффузионного режима горения
Y = 0 при tq < г < г*. (2.4.7)
Условие сохранения полного потока энергии -ХдТ/дп + Xf dT/dnf = Qg (Tw ) - (pv„ )w hL,
с учетом (2.4.5) и (2.4.6) принимает вид
4nf ~Чп = (Pv)whL ■ (2А8)
При этом поток тепла внутри капли отсутствует (q„f=Q) в силу предположения Т(г) = const при г < го. Поток тепла за счет теплопроводности от газовой фазы qn = —XdT/dr. Тогда условие (2.4.8) можно переписать в виде
XdT/dr = (pv)whL. (2.4.9)
Граничные условия во внешнем потоке [г —> +оо) имеют вид
Т = Те; Y1=Yle;YNe=0-, Yie =0, i = 3 N; Yle+Y2e=U (2-4.10)
где / = 2 соответствует всем присутствующим инертным компонентам. Обозначим поток массы (pv)jy:
(pv)jF= ~~7 ' (2А11)
4пго
Проинтегрируем уравнение (2.4.2) с учетом (2.4.11):