Моделирование процессов самовоспламенения и горения в ограниченных объемах и двигателях внутреннего сгорания

• Автор: Сеначин, Павел Кондратьевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 400 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЗРЫВА ГАЗА В ОГРАНИЧЕННОМ ОБЪЕМЕ
1.1. Постановка задачи. Одномерные процессы
1.2. Условия на фронте пламени
1.3. Массовая доля продуктов взрыва
1.4. Координата пламени
1.5. Средние плотность и температура продуктов взрыва
1.6. Скорость выгорания газа
1.7. Пространственная скорость пламени
1.8. Комбинированные уравнения
1.9. Уравнения динамики, их решения и анализ
1.10. Начальная и конечная стадии процесса
1.11. Распределения температуры и плотности в продуктах взрыва
1.12. Скорость и ускорение газа
1.13. Распределение скоростей во вращающемся газе
1.13.1. Горение вращающегося газа
1.13.2. Поле тангенциальных скоростей при горении газа
1.14. Выводы по главе
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВЗРЫВА ГАЗА В ОГРАНИЧЕННОМ ОБЪЕМЕ
2.1. Общие замечания. Турбулентный взрыв
2.2. Обоснование полуэмпирического метода моделирования динамики взрыва турбулизированного газа в реальных закрытых аппаратах
2.3. Уравнения динамики турбулентного взрыва
2.4. Моделирование динамики взрыва газа в замкнутых объемах
2.4.1. Модельный взрыв в сферическом сосуде и
комплексы подобия

2.4.2. Начальная и конечная стадия взрыва
2.4.3. Анализ комплексов подобия
2.4.4. Взрыв в несферическом сосуде
2.4.5. Взрыв турбулизированного газа
2.5. Метод расчета динамических характеристик взрыва и импульса активной нагрузки
2.6. Выводы по главе
3. ВЗРЫВ ГАЗА В СООБЩАЮЩИХСЯ СОСУДАХ
3.1. Общие замечания
3.2. Взрыв газа в полуограниченном объеме
3.2.1. Краткий обзор
3.2.2. Массовая доля продуктов взрыва в открытой системе
3.2.3. Взрыв газа в одиночном закрытом сосуде с истечением
3.3. Взрыв газа в системе двух сообщающихся сосудов
3.3.1. Явления, наблюдаемые в двух сообщающихся сосудах
3.3.2. Массовая доля продуктов горения в сообщающихся сосудах
3.3.3. Оценка эффекта аномально высокого давления
3.3.4. Математическая модель процесса
3.3.5. Экспериментальная установка и измерения
3.3.6. Результаты экспериментов и расчетов
3.4. Выводы по главе
4. ГОРЕНИЕ ГАЗА В ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЕ СООБЩАЮЩИХСЯ
СОСУДОВ
4.1 Краткий обзор
4.2. Экспериментальное исследование
4.2.1. Экспериментальная установка и измерения
4.2.2. Динамика скорости переднего фронта пламени
4.2.3. Динамика давления
4.2.4. Режим стационарного распространения пламени

4.2.5. Неустановившиеся режимы горения
4.2.6. Влияние граничных условий
4.3. Математическая модель и моделирование
4.3.1. Система уравнений процесса
4.3.2. Начальные и граничные условия
4.3.3. Модель последовательного горения
4.3.4. Модель одновременного горения
4.3.5. Охлаждение продуктов горения в сосуде
4.3.6. Режим с гашением и реинициированием пламени
4.3.7. Результаты расчета динамики процесса
4.4. Выводы по главе
5. САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ ГАЗА ПЕРЕД ФРОНТОМ ПЛАМЕНИ В ЗАКРЫТЫХ СОСУДАХ И ПРИ АДИАБАТИЧЕСКОМ СЖАТИИ
5.1. Анализ самовоспламенения газа перед фронтом пламени в закрытом сосуде
5.1.1. Постановка задачи, приближенное решение и условие самовоспламенения на пределе
5.1.2. Дифференциальный критерий, численные решения, влияние теплопотерь и оценка возможности образования градиентов давления
5.1.3. Сравнение различных критериев самовоспламенения
5.1.4. Некоторые замечания
5.2. Экспериментальное исследование самовоспламенения газа перед фронтом пламени
5.3. Общая задача о самовоспламенении газа при адиабатическом сжатии
5.4. Самовоспламенение при горении в сообщающихся сосудах
5.5. Самовоспламенение газа при адиабатическм ортии
5.5.1. Установка адиабатического сжатия со свободным поршнем

(здесь ТГг <7г )
г„{1-Угь)
0,(я/,х) = вь/(ти/я/) Гь =9¥(аь/а¥)}"У (1.21)
В свою очередь, температуру на фронте пламени можно записать, предполагая, что прирост температуры 0у - Е( пропорционален приросту температуры свежей смеси дё, - [вц - Е,)М~ 1), в виде
вь/=Е,+зе/стУ-зе/.
Здесь сгну - плотность свежей смеси при давлении лг. Тогда из (1.19) и (1.20) можно получить дифференциальное уравнение
йЧ = 7«о»-{}-ПьХГи-Гь) (1сх„ а „О
(1.22)
0уьЕ{-гегУ;г'‘+зег-\.
Решение этого уравнения при начальном условии ои = I, пь = 0 имеет вид
1-«» ={п(Е, “'Г ~[Е'
&.-Ш -!).<'(1-«/)/Р< -1). (1.23)
(2Г, -1)/(г. -!),(' -ХГ)1(Е,-(В, ))]>/[гТ“ ]
где а = (у,-Уь)1гь(г, -ф-®/) И«./''.- гипергеометрическая функ-ция Гаусса. Так как в конце процесса горения аи = аие, пъ = 1 уравнение (1.23) дает связь коэффициента расширения Е, с конечной плотностью

1-а,
У„ 2уи -1 1-«,

1-а,
г.-1’ т«
/„ 2Г„ ]~
’Я,"®
1 аг"~1

(1.24)