Численное моделирование процессов горения водородовоздушной смеси в канале переменного сечения

Авторы: Коршунова М.Р.
Опубликовано в выпуске: #9(14)/2017
DOI: 10.18698/2541-8009-2017-9-165
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Ключевые слова: горение, водородовоздушная смесь, газодинамический расчет, моделирование горения в канале, реакторный подход
Опубликовано: 14.09.2017

Проведено исследование различных механизмов химической кинетики окисления водорода с использованием математических моделей разного уровня. Рассмотрены модели замкнутого адиабатического реактора, одномерного и двумерного проточных реакторов. На основании этого выбраны механизмы химической кинетики, интегрированные в программу газодинамических расчетов. Выполнено моделирование процессов течения и горения в канале переменного сечения. Исследовано влияние геометрических параметров проточного тракта на протекающие в нем газодинамические процессы. Проведен расчет течения в канале по одномерной методике с использованием равновесной термодинамики. Полученные результаты демонстрируют влияние различных механизмов химической кинетики на интегральные характеристики течения и теплообмена в канале переменного сечения. Выявлены газодинамические особенности, влияющие на процессы горения и воспламенения. Проведенное сравнение с одномерной методикой показало удовлетворительное соответствие интегральных параметров.

Литература

[1] Бедарев И.А., Федоров А.В. Сравнительный анализ трех математических моделей воспламенения водорода. Физика горения и взрыва, 2006, т. 42, № 1, с. 26–33.

[2] Авдуевский В.С., Кошкин В.К. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. Москва, Машиностроение, 1992, 528 с.

[3] Щетинков Е.С. Физика горения газов. Москва, Наука, 1965, 739 с.

[4] Нечаев Ю.Н., Федоров Р.М. Теория авиационных газотурбинных двигателей. В 2 ч. Москва, Машиностроение, 1977–1978, ч. 1 – 312 с., ч. 2 – 335 с.

[5] Крюков В.Г., Наумов В.И. Математическое моделирование реагирующих течений на базе реакторного подхода. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2004, № 2. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2004-2/articles/65/.

[6] Платонов И.М. Решение задачи горения водорода в сверхзвуковом потоке с помощью модуля Ansys CFX. Труды МАИ, 2015, № 82. URL: http://trudymai.ru/eng/published.php?ID=58562.

[7] Дешко А.Е. О выборе кинетической модели горения водорода в численном моделировании сверхзвукового неравновесного течения. Техническая механика, 2014, № 1, с. 37–45.