Исследование и разработка модульных фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени применительно к укороченным прямоточным камерам сгорания газотурбинных двигателей и энергоустановок

• Автор: Варсегов, Владислав Львович
• Шифр специальности: 05.07.05, 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Организация рабочего процесса в укороченных

камерах сгорания прямоточного типа .

Выводы .

2. Исследование и разработка распыливающего устройства .

2.1. Постановка задачи и основные цели исследования

2.2. Обзор некоторых теорий и методов расчета

центробежных форсунок .

2.3. Разработка метода расчета распыливающего устройства

2.3.1. Определение параметров жидкости на начальном

участке камеры закручивания
2.3.2. Определение параметров жидкости в цилиндрическом
участке камеры закручивания
2.3.3. Определение параметров жидкости в сопле форсунки
2.4. Экспериментальное исследование форсунок
с кольцевым соплом
2.4.1. Описание экспериментальной установки
2.4.2. Описание опытной форсунки .
2.4.3. Методика проведения экспериментов .
2.4.4. Методика обработки экспериментальных данных .
2.4.5. Оценка погрешности результатов измерений
2.5. Результаты экспериментального исследования
Выводы .
3. Разработка метода расчета и исследование газодинамики
течения за струйномеханическими стабилизаторами пламени
3.1. Описание метода крупных частиц
3.2. Исследование устойчивости метода крупных частиц применительно к рассматриваемым задачам и его модификация
3.3. Экспериментальное исследование газодинамики течения
за струйномеханическими стабилизаторами пламени .
Выводы
4. Разработка метода расчета полноты сгорания топлива в прямоточной камере сгорания со струйномеханическими стабилизаторами пламени
4.1. Постановка задачи .
4.2. Метод расчета выгорания .
4.3. Экспериментальное исследование процесса выгорания
топлива за струйномеханическими стабилизаторами пламени .
4.3.1. Описание экспериментальной установки
4.3.2. Методика проведения экспериментов .
4.3.3. Методика обработки результатов эксперимента .
4.3.4. Результаты экспериментальных исследований .
Выводы .
5. Экспериментальное исследование фронтовых устройств
со струйномеханическими стабилизаторами пламени .
5.1. Описание экспериментального стенда
на базе турбореактивного двигателя РД9Б
5.1.1. Методика обработки результатов испытаний .
5.1.2. Приведение параметров двигателя
к стандартным атмосферным условиям .
5.1.3. Методика проведения испытаний .
5.2. Результаты экспериментальных исследований .
5.3. Особенности работы струйномеханических стабилизаторов пламени на газообразном углеводородном топливе .
Выводы . 5
Заключение
Список использованных источников


При таком способе описания турбулентного горения игнорируются вопросы определения среднего положения фронта пламени, а рассматривается только средняя величина его поверхности. При этом скорость горения единицы поверхности фронта пламени считается постоянной, и влияние турбулентности сводится только к увеличению поверхности фронта пламени. Такой подход, являясь принципиально наиболее строгим, встречает серьезные затруднения при практическом использовании, связанные с невозможностью расчетного определения изменения поверхности фронта пламени под действием турбулентности. Поэтому при описании турбулентного горения обычно пользуются представлениями о среднем положении и средней толщине турбулентного фронта. Таким образом, увеличение скорости распространения пламени в турбулентных потоках возможно либо за счет интенсификации турбулентного обмена, определяемого масштабом турбулентности / и среднеквадратичной пульсационной составляющей скорости и , либо в результате ускорения протекания химических реакций, приводящего к уменьшению времени сгорания г. Этот вид турбулентного горения практически может быть реализован только при чрезвычайно мелкомасштабной турбулентности. В литературе он подробно рассмотрен Дамкелером [7]. Горение однородной смеси в условиях крупномасштабной турбулентности не может рассматриваться при неизменном времени сгорания. Таким образом, турбулентная скорость распространения пламени однородной предварительно перемешанной смеси в обоих случаях должна быть пропорциональна корню квадратному из пульсационной составляющей скорости. Расхождение экспериментальных результатов с теоретическими послужило причиной создания ряда теорий, позволяющих в рамках предлагаемых представлений о механизме турбулентного горения получить согласование теоретических предпосылок с практическими результатами. В работах К. И.Щелкина [8] отрицается допущение, согласно которому размер очага горения определяется масштабом турбулентности. Считая, что размер очага горения обратно пропорционален пульсациоиной скорости, он приходит к пропорциональности скорости турбулентного горения и пуль-сационной составляющей, полученной опытным путем. В работах Д. А.Фраик-Каменецкого [9] рассмотрен подход, не связанный с представлением механизма турбулентного горения в рамках однородной предварительно перемешанной топливовоздушной смеси. Им предложена теория, основывающаяся на допущении, что процесс предварительного смешения горючего и воздуха никогда не может быть идеальным, и во всех случаях, когда на опыте наблюдается увеличение скорости горения с возрастанием пульсациоиной составляющей, необходимо говорить о влиянии турбулентности на процесс микросмешения. Вид турбулентного горения, при котором горючее раздроблено на отдельные малые объемы, распределенные в потоке воздуха, назван Франк-Каменецким микродиффузионным горением. Время сгорания при микродиффузионным горении определяется временем смешения микрообъемов горючего с воздухом. Д.А. Франк-Каменецким принимается допущение, что масштаб дробления топлива является величиной того же порядка, что и масштаб турбулентности потока в месте, где происходит дробление горючего в воздухе посредством распыливания или смешения. Таким образом, тип реализуемого механизма горения при неполном предварительном смешении горючего с воздухом определяется соотношением между масштабом дробления топлива и масштабом турбулентности в зоне горения. При этом основные характеристики процесса горения - скорость и время сгорания, толщина фронта пламени определяются не только скоростью протекания химических реакций, но и газодинамической структурой потока, обуславливающей характер протекания массообменных процессов. Механизм микродиффузионного горения, предполагающий зависимость времени сгорания от процесса смешения и отсутствие влияния на него кинетики химических реакций, реализуется, если время смешения тсм существенно превышает время химической реакции гх. Если время смешения и время химической реакции становятся соизмеримы, то горение начинает переходить в кинетическую область и время сгорания перестает убывать с увеличением скорости потока.