Тепломассообмен и горение закрученных потоков в задачах механики реагирующих сред и охраны окружающей среды

• Автор: Матвиенко, Олег Викторович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 370 с. : ил

Введение

1 Аэродинамика, теплообмен и горение в потоке Обзор работ

1.1 Математическое моделирование гидрогазодинамики внутренних пс токов.

1.2 Теплообмен при течении в каналах

1.3 Распространение и ст абилизация пламени в смеси предварительно перемешанных реагентов.

1.4 Математическое моделирование гидродинамики внутреннего закрученного потока.

2 Гидродинамика, тепломассобмон, химическое реагирование и горение в ламинарных закрученных потоках

2.1 Гидродинамика ламинарного закрученного потока в канале

2.2 Теплообмен и химическое реагирование в ламинарном закрученном потоке.

2.3 Горение в ламинарных закрученных потоках . . .

3 Переход к турбулентности, ролами нари заци я и течения с низкими

числами Рейнольдса
3.1 Численное исследование перехода к турбулентному режиму течения внутренних закрученных потоков.
3.2 Численное исследование теплообмена при переходе к турбулентному режиму течения вну тренних закрученных потоков.
3.3 Численное исследование гидродинамики, теплообмена и условий воспламенения химически реагирующей вязкой жидкости.
3.4 Стабилизация пламени при умеренной закрутке потока
4 Горение в турбулентных закрученных потоках
4.1 Стабилизация пламени и режимы реагирования внутреннего турбулентного потока
4.2 Турбулентное горение в закрученных потоках . . . .
4.3 Распространение пламени и потоках с изменяемой но времени интенсивностью закрутки.
5 Аэродинамика горение в вихрокамерных технологических устройствах
5.1 Математическое моделирование аэродинамики и горения в вихрекамерных устройствах
5.2 Расчет аэродинамики и горения в прямоточной камере сгорания с переменным сечением.
5.3 Влияние геометрических и режимных параметров на стабилизацию пламени вихревой горелки
5.4 Исследование образования угарного газа и окиси азота в прямоточной камере сгорания с раздельной подачей горючего и окислителя
5.5 Аэродинамика и горение в центробежной форсунке.
5.6 Исследование аэродинамики и режимов сжигания газа в нротивоточ
ной вихревой камере сгорания
5.7 Исследование нейтрализации продуктов сгорания твердотопливной двигательной установки на наземном стенде.
6 Гидродинамика и сепарация частиц в гидроциклоне
6.1 Теоретические основы работы гидроциклонов
6.2 Математическая модель
6.3 Анализ результатов.
6.4 Исследование применения гидроциклонов для очистки почвы
Заключение. Основные выводы работы
Литература


В изучена средняя теплоотдача в трубе с двумя симметричными прямоугольными подводами и относительной площадью Рп 0. Отношение продольного размера к поперечному составляло . Я а 0. ЯеО, 1. Опытные данные по средней теплоотдаче в трубе с при подаче воздуха через одно тангенциальное отверстие Яп 0. Яе, 1. Локальная теплоотдача от стенки трубы к воздушному потоку с закруткой воздуха таиггнциальнощелевыми завихрителями исследовалась в . Яе2Яг гд2ф0л 1. Теплофизические характеристики взяты по температуре потока. Текущее значение угла закрутки потока ф определялось в области максимума осевой скорости. Аналитические методы расчета теплообмена в трубах с начальной закруткой рассмотрены в . Решение, полученное в , основано на аналогии между процессами переноса теплоты и количества движения. Яд ЯсРг1 1. РгЛ 1. А Л А, Рг,Ьдф функция сопротивления, числа Прандтля и текущего угла закрутки. Способ учета кривизны линий тока на длину пути перемешивания предложен в работе . Использование уравнения I о 1 Й5, где 1У длины путей перемешивания в осевом и закрученных потоках, позволило определить относительную функцию кривизны. Суммарное воздействие закрутки на теплообмен определяется произведением двух факторов, характеризующих пространственные эффекты и кривизны. Расчеты показали, что с ростом числа Прандтля влияние кривизны уменьшается, с ростом неизотермичности возрастает. Таким образом, к настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал по теплообмену химически нереагирующих закрученных потоков в трубах, предложены многочисленные корреляции для конкретных завихрителей и условий течения и теплообмена. Однако вопросы теплообмена реагирующих потоков с закруткой нон ре ж нему остаются изученмми недостаточно и требуют дальнейшего комплексного исследования. Одной из первых попыток теоретического исследования турбулентного теплообмена является работа О. Рейнольдса . Полученное им соотношение, устанавливающее связь между плотностью теплового потока и касательным напряжением на стенке, известное как аналогия Рейнольдса, справедливо для Рг 1. Тейлор и Прандтль , приближенно учли влияние на теплообмен особенностей движения жидкости у стенки, рассматривая поток, состоящим из турбулентного ядра и ламинарного пристеночного подслоя. Полученные ими выражения для теплоотдачи справедливы при постоянных свойствах жидкости в области значений чисел Прандтля от 0. Это ограничение связано с неучетом турбулентного переноса теплоты в ламинарном подслое, что приводит к ошибкам при больших Рг, и переносом тепла за счет молекулярной теплопроводности в турбулентном ядре, что несправедливо при малых Рг. Дальнейшее развитие теоретических метопов расчета теплообмена при турбулентных течениях было связано с использованием более точных зависимостей для распределения скорости и коэффициентов турбулентного обмена по сечению трубы , . Рейнольдса и Прандтля, как правило, находятся в хорошем соответствии с опытными данными. Применение теоретических методов к исследованию процессов турбулентного теплообмена осложняется тем, что в результате осреднения в уравнении теплопроводности появляются члены, связанные с турбулентным переносом, для замыкания которых необходимо привлекать дополнительные гипотезы. О и диссипативная функция и скорость диссипации турбулентной энергии. Отвлекаясь от задачи определения поля скоростей, остановимся на анализе возможности определения составляющих турбулентного теплового потока иТ. Н общем случае турбулентный коэффициент температуропроводности Хщ является тензором второго ранга . Однако часто используют подход в котором теплообмен полагается изотропным и А. В настоящее время развиты два подхода к моделированию турбулентного теплообмена. Первый из них основан на использовании аналогии между процессами переноса тепла и импульса и использует при моделировании турбулентной температуропроводности турбулентное число Прандтля. В рамках второго для моделирования турбулентных тепловых потоков используют соответствующие дифференциальные уравнения, которые решаются совместно с уранениями движения и уравнениями переноса характеристик турбулентности.