Тепломассообмен в пристенных течениях со вдувом, фазовыми превращениями и горением

• Автор: Терехов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 270 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС НА ПРОНИЦАЕМЫХ
ПОВЕРХНОСТЯХ С ФАЗОВЫМИ И ХИМИЧЕСКИМИ
ПРЕВРАЩЕНИЯМИ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
1.1. Тепломассообмен при испарении жидкости в газовый поток
1.2.Тепломассообменные процессы при конденсации пара из 21 влажного воздуха
1.3. Структура течения и тепломассоперенос в пограничных слоях со 25 вдувом химически реагирующих веществ
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТУРБУЛЕНТНЫХ
РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
2.1. Уравнения турбулентного движения многокомпонентного 57 реагирующего газа
2.2. Методика численного моделирования уравнений Навье - Стокса, 61 энергии и химической кинетики
2.3 Уравнения турбулентного пограничного слоя 64 многокомпонентного реагирующего газа
2.4. Методы моделирования турбулентных напряжений
2.5. Модели химического реагирования
2.6. Тестирование моделей и методов решения уравнений переноса
ГЛАВА 3. ТЕПЛОМАССООБМЕН НА ПРОНИЦАЕМОЙ
ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ВДУВЕ ИНОРОДНОГО ГАЗА И ПРИ НАЛИЧНИИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
3.1. Пограничный слой при вдуве инородного газа
3.2. Тепломассоперенос в пограничном слое при инородном отсосе 91 (конденсация пара из влажного воздуха)
3.3. Тепломассоперенос в пограничном слое при испарении жидкости
3.4. Испарение капель жидкости

ГЛАВА 4. ГОРЕНИЕ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
4Л. Определение условий стабильного горения в пограничном слое и 122 анализ механизма погасания пламени
4.2. Горение в пограничном слое при различных интенсивностях 129 вдува
4.3. Сопоставление с экспериментальными данными
4.4. О распределении тепловых потоков на стенке при вдуве и 165 горении в пограничном слое
ГЛАВА 5. ГОРЕНИЕ В ПРИСТЕННЫХ ТЕЧЕНИЯХ ПРИ
НАЛИЧИИ РЯДА ОСЛОЖНЯЮЩИХ ФАКТОРОВ
5.1. Теплообмен в ускоренных пограничных слоях
5.2. Горение в ускоренном турбулентном пограничном слое
5.3. Влияние преграды-стабилизатора пламени на структуру 200 течения в реагирующем потоке
ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ СИЛ ПЛАВУЧЕСТИ НА СТРУКТУРУ 210 ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕН В РЕАГИРУЮЩИХ И НЕРЕАГИРУЮЩИХ ПРИСТЕННЫХ ТЕЧЕНИЯХ
6.1. Теплообмен нереагирующих смешанно-конвективых пристенных
потоках
6.2. Смешанно-конвективный теплообмен в вертикальном канале с 224 системой дискретных тепловыделяющих элементов
6.3. Влияние сил плавучести при горении в пристенном потоке
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ОБОЗНАЧЕНИЯ
А - константа в законе Аррениуса
а ш - массовая доля 1-го химического элемента в п-ом веществе
Ь, Ь] , Ьы , Ь]Т - параметры проницаемости (динамический, диффузионный,
тепловой)
С; - массовая концентрация ьго химического элемента СИ2 = /ро ио" - коэффициент трения Ср - удельная теплоемкость
0 - коэффициент диффузии Н - формпараметр
Н) - полная энтальпия ьго вещества
f ш = /ро ио - относительная массовая скорость вдува (отсоса)
J ш - поперечный поток вещества
к - кинетическая энергия турбулентности
К=('/и о2) *dUo /с!х - параметр ускорения потока
К; - обобщенная (атомарная) концентрация 1-го элемента
1 - длина пути смешения Ь - линейный масштаб Ье - число Льюиса
М - молекулярная масса
р - давление
Рг- число Прандтля
Ч к ) Ч I > Ч 1 ? - конвективная, суммарная компоненты теплового потока и
тепло, расходуемое на фазовый переход
<3 - источниковый член
г - теплота фазового перехода
Ле х, Ле ** - числа Рейнольдса
Я - универсальная газовая постоянная
8с - число Шмидта
вероятности пульсаций плотности и температуры составляет одну из узловых проблем турбулентного горения [Вильямс Ф.А., 1971].
Использование двух-и многопараметрических моделей для анализа турбулентного горения.
Моделирование турбулентности в пограничных слоях с фазовыми и химическими превращениями представляет собой достаточно сложную задачу. К общеизвестным проблемам моделирования турбулентных изотермических течений в данном случае добавляется влияние сильного градиента плотности (вследствие как разнородности свойств топлива, окислителя и продуктов, так и сильного тепловыделения в результате реакции), молекулярной вязкости и теплопроводности.
В первых работах по численному моделированию турбулентных пограничных слоев с горением [Kulgein N., 1969] чаще всего использовались модели, основанные на гипотезе длины пути смешения. В ряде случаев данные модели оказались достаточно точными и, более того, как показано в работе [Yam С., 1987] порой они оказываются более работоспособными, чем сложные модели. Наибольшее распространение из моделей данного класса получила модель Себиси-Смита [Себиси Т., 1987].
Дальнейшее развитие методов моделирования турбулентности позволило применить модели второго порядка для описания течений в пограничных слоях с горением. В данном случае наибольшее распространение получили различные модификации к-г модели [Chien К.Y, 1982; Nagano Y., 1990; Rodi W., 1993; Launder B.E, 1974]. Уравнения для кинетической энергии турбулентности и скорости её диссипации