Исследование термогазодинамики и массообмена закрученных ограниченных течений с целью оптимизации рабочего процесса противоточных вихревых горелок

• Автор: Василюк, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Условные обозначения
Введение
Г лава 1. Анализ опубликованных работ и постановка задачи исследования
1.1 Применение закрутки потока в различных технологических целях
1.2 Рабочий процесс и характеристики вихревого горелочного устройства
1.3 Математическое моделирование двухфазных закрученных течений
Выводы по главе
Глава 2. Численное моделирование закрученного потока в вихревом горел очном устройстве
2.1 Постановка задачи и численный алгоритм решения
2.2 Выбор турбулентной модели замыкания
2.3 Верификация численной модели
2.4 Расчет полей газодинамических характеристик и температуры
Выводы по главе
Глава 3. Физико-математическая модель процесса смесеобразования в вихревом горел очном устройстве
3.1 Впрыск топлива, образование топливовоздушной смеси
3.2 Спектр распыла форсунки

3.3 Степень испаренности топлива
3.4 Прогрев и испарение капли топлива в закрученном потоке с учетом распределения полей газодинамических характеристик и
температуры
Выводы по главе
Г лава 4. Экспериментальное исследование процесса смесеобразования
4.1 Экспериментальное исследование дисперсности распыла методом малоуглового рассеяния света
4.2 Методика обработки индикатрисы рассеяния
4.3 Сопоставление расчетных и экспериментальных данных
Выводы по главе
Глава 5. Самовоспламенение в вихревой горелке
5.1. Условия самовоспламенения топливовоздушной смеси в потоке и в покоящемся газе
5.2. Исследование возможности теплового воспламенения в вихревой камере горелки
5.3. Методика эксперимента и постановка опытов по самовоспламенению
Выводы по главе
Заключение
Список используемых источников

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
У - степень закрутки; и, V, ТУ — осевая, радиальная, тангенциальная компоненты скорости, м/с;
С - массовый расход, кг/с;
Р - давление, Па;
Т- температура, К;
Ни - теплота сгорания топлива, Дж/кг;
полнота сгорания;
Ы- мощность, Вт; а- коэффициент избытка воздуха;
Ь0 - стехиометрический коэффициент, кг возд/кг топл;
Е- степень испаренности топлива; с - среднемассовая теплоемкость, Дж/кг К;
g - скоростной напор, кг/м с2; р—плотность, кг/м3; а - скорость звука, м/с;
А:-показатель адиабаты; л— степень расширения воздуха;
Г-площадь, м2; й - диаметр, м; г - радиус, м;
/ - длина, м;
к - высота соплового ввода, м; г - время, с;
р - коэффициент динамической вязкости, Па-с;
Л - коэффициент теплопроводности, Вт/м-К;
IV - весовая функция;
0 - эффект подогрева; в - относительная толщина;
<7 - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;
Уз — суммарный относительный объем;
п - константа распределения;
Яе — число Рейнольдса;
Ьр - критерий Лапласа;
Уе - критерий Вебера;
Ии - число Нуссельта;
ХР— угол распыла;
8— коэффициент испаренности; пг - масса, кг.
Одним из важных свойств метода контрольного объема является то, что в нем заложено точное интегральное сохранение таких величин, как масса, импульс и энергия на любой группе контрольных объемов и, следовательно, на всей расчетной области. Это свойство проявляется при любом числе узловых точек, а не только в предельном случае очень большого их числа. Таким образом, даже решение на грубой сетке удовлетворяет точным интегральным балансам.
Результат решения дискретных уравнений относительно значений в узловых точках можно рассматривать двояко. В методе контрольных объемов в качестве приближенного решения берется предполагаемое изменение Ф, состоящее из значений в узловых точках и интерполяционных функций между узловыми точками. Интерполяционные формулы будем рассматривать как вспомогательные необходимые для вычисления интегралов. После получения дискретных аналогов предположения о характере профилей можно не учитывать. Такая точка зрения дает полную свободу использования различных профилей для интегрирования разных членов дифференциального уравнения.
Шаг по времени, представленный выражением

г(р-<р°л V А(
(2.31)
является первым порядком точности обратной аппроксимации Эйлера. Он надежен, прост в применении и не ограничен временными рамками.
В качестве граничных условий принимаются следующие:
1) условие прилипания: по массе ( нормальная к стенке составляющая скорости жидкости равна 0), т.е.