Определение акустических характеристик проточного тракта переменного сечения лабораторной установки

При изучении влияния нестационарных и периодических процессов на горение топливных смесей важно определить и предварительно спрогнозировать интенсивность пульсаций давления и скорости вблизи зоны протекания химических реакций. При выборе диапазонов частоты и амплитуды вынужденного воздействия в экспериментальном исследовании следует учитывать акустические характеристики проточного тракта лабораторной установки. В ряде случаев для предварительного прогнозирования акустических характеристик проточного тракта переменного сечения необходимо провести специальное математическое моделирование. Рассмотрены вопросы математического моделирования спектральной характеристики собственных колебаний газа в лабораторной установке для исследования диффузионного и кинетического горения топливных смесей. Разработанная и реализованная в специализированном модуле математическая модель позволяет определять влияние геометрических и режимных характеристик на резонансные частоты. Выполнено сопоставление расчетных и экспериментальных данных. Предложенная математическая модель и результаты вычислений могут быть полезны при выборе конфигурации экспериментальной установки и прогнозировании резонансных режимов с возбуждением интенсивных пульсаций скорости газа в зоне горения.

Литература

[1] De Souza T.C., Bastiaans R.J.M., De Goey L.P.H., Geurts B.J. Modulation of a methane Bunsen flame by upstream perturbations. Journal of Turbulence, 2017, vol. 18, no. 4, pp. 316–337.

[2] Birbaud A.L., Durox D., Candel S. Upstream flow dynamics of a laminar premixed conical flame submitted to acoustic modulations. Combustion and Flame, 2006, no. 146, pp. 541–552.

[3] Williams T.C., Shaddix Ch.R., Schefer R.W., Desgroux P. The response of buoyant laminar diffusion flames to low-frequency forcing. Combustion and flame, 2007, vol. 151, pp. 676–684.

[4] Литвиненко Ю.А., Козлов В.В., Катасонов М.М., Шмаков А.Г., Коробейничев О.П., Грек Г.Р. Влияние акустических колебаний на диффузионное горение пропана в микроструях. Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии, 2013, вып. 1(12), с. 36–41.

[5] Krikunova A.I., Son E.E., Saveliev A.S. Premixed Conical Flame Stabilization. Journal of Physics: Conference Series, 2016, vol. 774, no. 1, doi: 10.1088/1742-6596/774/1/012087.

[6] Коротеев А.С., ред. Рабочие процессы в жидкостном ракетном двигателе и их моделирование. Москва, Машиностроение, 2008. 511 с.

[7] Ларионов В.М., Зарипов Р.Г. Автоколебания газа в установках с горением. Казань, Изд-во Казан. гос. тех. ун-та, 2003. 227 с.

[8] Яновский Л.С., ред. Интегральные прямоточные воздушно-реактивные двигатели на твердом топливе. Основы теории и расчета. Москва, Академкнига, 2006. 343 с.

[9] Андреев А.В. Доводка камер сгорания, работающих на газообразном и жидком топливе по отношению к вибрационному горению. Москва, Альтекс, 2003. 413 с.

[10] Хилькевич В.Я., Яновский Л.С., Шевченко И.В. Устойчивость рабочего процесса в газогенераторах и двигателях на твердых топливах. Москва, Российская инженерная академия, 2000. 105 с.

[11] Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Ильченко М.А. Расчетно-экспериментальное исследование пульсационных процессов в малогабаритных огневых подогревателях воздуха. Физика горения и взрыва, 2016, № 4, с. 74–81.

[12] Арефьев К.Ю., Крикунова А.И., Панов В.С. Экспериментальное исследование горения метана в сносящем воздушном потоке при акустическом воздействии. Тез. докл. XII Всерос. конф. молодых ученых, 16–22 марта 2018, Новосибирск, Изд-во Параллель, 2018. 9 с.