Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Общие закономерности срыва диффузионного пламени в реагирующих дозвуковых потоках

Авторы: Владимир Владимирович Лукашов, В.В. Терехов (ИТ СО РАН) luka@itp.nsc.ru

Исследование процессов переноса тепла и веществ в пристенном потоке при наличии фазовых и химических превращений играет важную роль в совершенствовании рабочих процессов большого числа энергетических установок. Настоящая работа представляет собой комплексное экспериментально-теоретическое исследование диффузионного горения в низкоскоростном потоке окислителя обтекающего поверхность, через которую вдувается топливная смесь.

На 1-ом этапе изучались режимы, когда горение в пристенном потоке стабильно, и режимы погасания пламени. Получены осреднённые и пульсационные характеристиках течения около плоской поверхности, как в безотрывном пограничном слое, так и при организованном отрыве потока. Показано, что для описания условий срыва пламени достаточно двух параметров: безразмерного расхода топлива (газодинамический параметр) и его концентрации в смеси с инертным разбавителем (тепловой параметр). Предложена аналитическая модель, которая позволяет получать оценки условий, при которых возможно горение.

Результаты экспериментальных исследований условий срыва пламени смесей Н2/СО2 при вдуве струи топлива через отверстие в стенке показали, что данные экспериментов могут быть обобщены в виде зависимости относительного вдува от содержания водорода в топливе. Оказалось, что такой подход, аналогичный использованному для описания срыва пламени в пограничном слое, удовлетворительно описывает и срыв пламени в струйном течении.

Одним из допущений предложенной модели срыва пламени является предположение о подобии процессов тепло- и массопереноса в пламени (Le = 1). С целью вычленения диффузионных процессов, рассматривались, так называемые, прямые и обращенные пламена, которые формируются в струях топлива в спутном потоке окислителя и окислителя в спутном потоке топлива, соответственно. Анализ полученных данных показал, что при горении водорода в воздухе температура фронта пламени в прямой конфигурации не превышает адиабатную температуру сгорания, тогда как в обращенном пламени наблюдается область потока, где уровень температур может быть существенно выше адиабатной температуры. Установлено, что избирательный диффузионный перенос атомарного и молекулярного водорода оказывает основное влияние на характер распределения энтальпии и температуры в обращённом пламени.