Экспериментальное и теоретическое уточнение методики проектирования вихревых противоточных низкоперепадных горелок

• Автор: Гурьянов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список условных обозначений
ГЛАВА 1. Организация закрутки потока в горелочных устройствах
и камерах сгорания ГТД. Состояние и перспектива.
Направление исследований
1.1 Закрутка течения, как способ повышения эффективности параметров
рабочего процесса устройств сжигания топлива
1.2 Моделирование процессов горения в горелочных устройствах и камерах
сгорания ГТД
1.3 Вихревые противоточные горелочные устройства, перспективы
и проблемы их применения
Выводы по главе
ГЛАВА 2. Критериальная база рабочего процесса вихревых горелочных
устройств противоточного типа
2.1 Система критериев термогазодинамического подобия
2.2 Критерии оценки механизма горения и геометрического
подобия элементов проточной части
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Исследование влияния геометрии проточной части и входных
параметров окислителя и топлива на характеристики рабочего процесса
низкоперепадной противоточной вихревой горелки
3.1 Методика опытных исследований и экспериментальная
Установка
3.2 Метрологическое обеспечение эксперимента и оценка
погрешностей измерений
3.3 Планирование эксперимента, методика аппроксимации
эмпирических данных и статистической проверки результатов
3.4 Исследование влияния геометрических и режимных параметров на устойчивость горения, срывные, расходные, гидравлические
и эмиссионные характеристики
Выводы по главе
ГЛАВА 4 Методика расчета вихревых форсуночно-горел очных
устройств
Выводы по главе
ГЛАВА 5 Вихревые горелочные устройства авиационного и технологического назначения
5.1 Низкоперепадное вихревое горелочное устройство
5.2 Схема форсуночно-горелочного модуля камеры сгорания ГТД
на базе вихревой низкоперепадной горелки противоточного типа
5.3 Вихревая эжекционная горелка
Выводы по главе
Заключение
Список используемых источников

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
л - степень расширения;
5* - степень закрутки;
иг,оф,иг - средние по сечению значения осевой, окружной и радиальной составляющей скорости, м/с;
1С - расстояние от оси до сечения соплового тангенциального ввода, м;
Я - внутренний радиус канала, м;
] - окружной поток момента импульса закрученной струи, кг-м2/с2; у2 - осевой поток импульса, кг-м/с ; г - текущее значение радиуса канала, м; ф - угол закрутки потока, град;
т ,тг - тангенциальная и осевая составляющие касательного напряжения Н/м;
г - относительный радиус камеры вихревой горелки;
у - показатель адиабаты;
ср - удельная изобарная теплоёмкость, Дж/кг-К;
Су - удельная изохорная теплоёмкость, Дж/кг-К;
Ые - число Рейнольдса;
с1 - характерный линейный размер, м;
V - кинематическая вязкость, м/с2;
Рг, Рг' - критерии Прандтля; ц - динамическая вязкость, Па-с;
X - теплопроводность, Вт/м-К;
М - число Маха;
ав - скорость звука, м/с;
ц0 - относительная доля охлаждённого потока;
I - масштаб длины, м;
а - коэффициент избытка воздуха, -; коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К;

действием турбулентности плоский фронт ламинарного пламени искривляется и превращается в переплетенный клубок локальных ламинарных фронтов, конфигурация и взаимное расположение которых постоянно меняется, с сохранением статистически средней поверхности пламени. В этом случае увеличение скорости турбулентного горения можно объяснить увеличением поверхности пламени и, соответственно, количеством реагирующей на ней смеси в единицу времени. При этом закономерности развития волны горения, как и в случае распространения ламинарного пламени, лимитируются процессами диффузии компонентов к фронту пламени и потоком тепла из зоны реакции в свежую смесь, преимущественно за счет теплопроводности.
Сделанные предположения приводят к известному понятию области диффузионного горения, в которой характерное время протекания химических реакций * , много меньше времени физических процессов переноса тепла и
вещества Тогда положение фронта пламени можно определить как область,
где благодаря турбулентному обмену создаются условия, благоприятные для воспламенения, и идут быстрые химические реакции, что приводит к вырождению зоны горения в поверхность, искривленную турбулентными пульсациями.
В горелочных устройствах и камерах сгорания такие условия реализуются при высоких давлениях и относительно небольшой интенсивности турбулентности и вряд ли имеют место в низкоперепадной вихревой горелке противоточного типа. Достоверность этого предположения в широком диапазоне изменения режимных параметров показана в следующих главах.
Согласно модели объемного горения в потоке реагирующей смеси реализуются условия, когда лимитирующим является процесс химического реагирования, по сравнению с быстрыми физическими процессами переноса массы, импульса и энергии (например, в результате развитой крупномасштабной турбулентности). В этом случае кинетика не успевает за процессами смешения компонентов, нагрева смеси до температуры