Моделирование и исследование процессов в пограничном слое при испарении диспергированного топлива в условиях химической неравновесности

• Автор: Котов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 179 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
СХЕМЫ И МОДЕЛИ АЭРОТЕРМОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАГИРУЮЩЕМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
1.1. Формулировка проблемы
1.2. Анализ моделей процессов в пограничном слое
ГЛАВА
ФИЗИЧЕСКАЯ СХЕМАТИЗАЦИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИСПАРЕНИЯ И РЕАГИРОВАНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОГО ТОПЛИВА В
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОМ ПОТОКЕ
2.1. Качественный анализ процессов, разработка физической схемы
2.2. Моделирование конвективного и диффузионного массообмена.
2.3. Расчет теплообмена в приведенной пленке
2.4. Математическая модель испарения и реагирования газофазных продуктов в пограничном слое. Особенности использования модели для расчета параметров в пограничном слое при отсутствии испарения
ГЛАВА
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ В РЕАГИРУЮЩЕМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
3.1. Особенности алгоритма расчета
3.2. Схема интегрирования системы уравнений

ГЛАВА
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ В РЕАГИРУЮЩЕМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ И ЕГО ТЕСТИРОВАНИЕ
4.1. Описание комплекса прикладных программ
4.2. Сравнение результатов тестовых расчетов с
экспериментальными данными и результатами расчетов, выполненных другими авторами
ГЛАВА
ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ В
РЕАГИРУЮЩЕМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ДИСПЕРГИРОВАННОГО ТОПЛИВА С ВНЕШНИМ ПОТОКОМ В УСЛОВИЯХ ХИМИЧЕСКОЙ
НЕРАВНОВЕСНОСТИ
5.1. Анализ влияния кинетики химических реакций на параметры парогазовой смеси в пограничном слое и на выходе из него
5.2. Параметрический анализ модели процессов в реагирующем пограничном слое
5.3. Исследование преобразования продуктов испарения легко разлагающихся компонентов топлив в пограничном слое
5.4. Управление рабочими параметрами агрегатов жидкостных ракетных двигательных установок изменением степени
дисперсности компонента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Испарение является одним из важнейших подготовительных процессов при горении диспергированных топлив, существенным образом влияющим на эффективность протекания последующих процессов и, в конечном итоге, на энергетические и экологические характеристики тепло-ч вых двигателей и энергоустановок (ракетные и авиационные двигатели,
бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания, газогенераторы, парогазогенераторы, камеры сгорания двигателей, газожидкостные смесительные элементы, топочные устройства, аппараты химической технологии и т.д.)- Разработка моделей, позволяющих более точно описать процессы, происходящие в приповерхностном слое жидкого компонента и на выходе из него, является важной и актуальной задачей.
Приповерхностный слой, окружающий каплю, в котором происходит изменение параметров парогазовой смеси от значений на поверхности капли до значений во внешнем потоке, будем называть в дальнейшем пограничным слоем.
В большинстве работ, рассматривающих вопросы горения диспергированного топлива в высокотемпературном газовом потоке, используются допущения об испарении капель топлива без изменения его состава или, I наоборот, о полном его разложении с последующим смешением продук-
тов его разложения с газовой смесью внешнего потока. Такой подход позволяет использовать в первом случае «замороженную», а во втором - равновесную модель изменения состава газовой смеси. В ряде случаев такой подход вполне оправдан и приводит к незначительным погрешностям результатов исследований. Так, например, для пограничного слоя малой толщины и небольшой скорости химического взаимодействия находящихся в нем индивидуальных веществ допустимо считать, что существенного изменения состава не происходит и с целью моделирования процессов

к - коэффициент теплопроводности;
Я, - энтальпия /-го вещества;
Е - общая энергия.
Решение системы уравнений осуществляется с использованием метода конечных элементов для дискретных значений времени.
Кинетический механизм химических преобразований описывается обобщенной реакцией:
Вычисление коэффициентов диффузии и теплопроводности в данной модели осуществлялось по следующим формулам:
б>2 +^Н2 <Т1родукты сгорания>.

Одр =1,858*10“
РоАВП
(1.29)

л г? -
4&у)14/3+&у)д
(1.30)
где - интеграл столкновений; а - молекулярный диаметр;
5) V - диффузионный объем;
(1.31)
где р
У (1,337 г) = 1,05
г0,645_____________0,
(1,97 г )°’91°ё(1’97г ) ’