Научное описание особенностей горения в ограниченных закрученных противоточных течениях и возможность их применения к созданию эффективных устройств сжигания топлива.

• Автор: Гурьянов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 300 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Организация закрутки потока в горелочных устройствах и камерах сгорания. Состояние и перспектива

Особенности газодинамики закрученных течений, способствующие

повышению эффективности процессов сжигания топлива

Вихревые противоточные горелочные устройства. Перспективы

и проблемы их применения в энергетике и авиации

Выводы по главе

Термогазодинамика и массообмен ограниченных закрученных

противоточных течений

Экспериментальное и численное исследование термогазодинамики
ограниченного закрученного потока
Влияние геометрии противоточной камеры на поля газодинамических
характеристик и температуру
Физико-математическая модель процесса смесеобразования в
противоточных вихревых горелочных устройствах
Выводы по главе
Экспериментальное и теоретическое уточнение методов расчёта
противоточных вихревых горелок
Критериальная основа описания процессов горения в закрученном
течении с аэродинамическим противотоком
Исследование влияния геометрии проточной части и входных параметров окислителя и топлива на характеристики рабочего процесса
противоточных вихревых горелок
Механизмы горения в противоточном течении при наличии закрутки и
отрывных явлений
Методика расчёта противоточных вихревых форсуночно-горелочных
устройств
Выводы по главе

Глава 4. Газодинамическая стабилизация пламени в потоке на радиально
вдуваемых противоточных струях
§4.1. Стабилизация пламени в устройствах сжигания топлива и системах
дожигания остаточного кислорода в выхлопных струях ГТУ
§4.2. Исследование аэродинамики течения в противоточных
воспламенителях. Изучение особенностей взаимодействия закрученных
струй со сносящим потоком
§4.3. Исследование характеристик распыла жидкого топлива в области
стабилизации пламени
§4.4. Экспериментальное исследование стабилизации пламени
противоточными струями
Выводы по главе
Глава 5. Теплофизика горения стехиометрических водород-кислородных
смесей в закрученном потоке водяного пара
§5.1. Анализ известных схем высокотемпературного перегрева водяного пара
в технологиях производства теплоты и электроэнергии
§5.2. Исследование теплофизических особенностей горения
стехиометрических водород-кислородных смесей в среде водяного пара
при наличии закрутки и противотока
§5.3. Методика расчёта высокотемпературных противоточных водород-
кислородных камер сгорания перегрева пара
§5.4. Экспериментальное исследование горения водород-кислородной смеси в
среде водяного пара
Выводы по главе
Глава 6. Применение результатов исследований к созданию эффективных
устройств сжигания топлива
§6.1. Противоточные вихревые воспламенители для стабилизации пламени в
камерах сгорания ГТУ и ГТД
§6.2. Противоточные горелочные устройства для малой энергетики и
технологических процессов
§6.3. Двухтопливные горелочные устройства газовых турбин энергетического

применения
§6.4. Низкоэмиссионные фронтовые форсуночно-горелочные модули
основных камер сгорания энергетических установок
Выводы по главе
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы

технических решений, в основе которых лежат оригинальные физические явления и реализующие их устройства. К числу таких физических явлений относится эффект Ранка, и, соответствующая ему термогазодинамическая структура закрученного потока.
Интенсификация горения с применением прямоточных закрученных течений основана на аэродинамических особенностях их распада. Существует отдельный класс закрученных потоков, при движении которых в ограниченном пространстве осесимметричных каналов формируется аэродинамический противоток, или, как его называют реверс течения. Такие потоки называют противоточными. Горение при наличии противотока представляет большой интерес для практики, но в виду сложности наименее изучено.
Противоточное течение формируется в процессе движения закрученного потока по осесимметричному каналу, на торцевых поверхностях которого установлены ограничительные элементы: торцевая стенка или дроссель на одном конце и диафрагма с центральным отверстием на другом конце канала.
Конструктивная схема устройства формирования противоточного закрученного течения представлена на рисунке 1.12.
Термогазодинамика течения в камере сгорания противоточной вихревой горелки характеризуется комплексом свойств: интенсивный массообмен в радиальном направлении, генерация зон повышенной энтальпии, формирование противоположно направленных вдоль оси горелки потоков. Практически присутствует полный перечень эффектов, способствующих гомогенизации компонентов и их интенсивному реагированию [1,3,59]. Поле центробежных сил и характерная особенность течения обеспечивают качественное конвективное охлаждение корпусных элементов конструкции. Газодинамика процессов, протекающих в вихревой горелке, способствует организации благоприятных для воспламенения топливовоздушной смеси условий. В процессе взаимодействия двух вихрей происходит организация рециркуляционной зоны, расположенной в области размещения свечи зажигания. Капли жидкого топлива отбрасываются центробежными силами на периферию противоточной камеры, попадают в зону вторичных течений, дробятся в потоке газа и интенсивно испаряются.
Можно выделить следующие характерные особенности распределения