Анализ влияния типа форсунок и направления впрыска жидкости на эффективность двухфазного смесеобразования в канале постоянного сечения

Создание высокоэффективных камер сгорания перспективных силовых и энергетических установок связано с интенсификацией двухфазного смесеобразования, в частности, внутри каналов постоянного сечения. Известные экспериментальные исследования в большинстве случаев позволяют получить закономерности влияния различных факторов на интегральные характеристики рабочего процесса, такие как полнота сгорания горючего, коэффициент полезного действия и др. Однако экспериментальные данные не позволяют детально проанализировать особенности процессов дробления и испарения капель, что необходимо для дальнейшего повышения эффективности смесеобразования в проточном тракте. В связи с этим имитационное численное моделирование указанных процессов является актуальной задачей. Представлены математическая модель и результаты исследования характеристик двухфазного смесеобразования в канале постоянного сечения при спутной и поперечной подаче жидкости через струйные и центробежные форсунки. На основе результатов моделирования разработаны рекомендации по интенсификации процессов смесеобразования в канале постоянного сечения. Полученные данные могут быть использованы при выборе конфигурации системы подачи горючего в генераторах высокоэнтальпийных потоков, энергетических и силовых установках, а также в технологическом и стендовом оборудовании.

Литература

[1] Воронецкий А.В. Метод сравнительной оценки эффективности горения мелкодисперсного конденсированного горючего в камерах РПД произвольной геометрии. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, № 01, с. 10–37. URL: ttp://technomag.bmstu.ru/doc/830993.html. doi: 10.7463/0116.0830993 (дата обращения 1 марта 2016).

[2] Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. Москва, РХД, 2010. 107 с.

[3] Ortiz C., Joseph D.D., Beavers G.S. Acceleration of a liquid drop suddenly exposed to a high-speed airstream. International Journal of Multiphase Flow, 2004, vol. 30, pp. 217–224.

[4] Арефьев К.Ю., Воронецкий А.В. Моделирование процесса дробления и испарения капель нереагирующей жидкости в высокоэнтальпийных газодинамических потоках. Теплофизика и аэромеханика, 2015, № 5, с. 609–620.

[5] Бойко В.М., Поплавский С.В. Экспериментальное исследование двух типов срывного разрушения капли в потоке за ударной волной. Физика горения и взрыва, 2012, № 4, с. 76–82.

[6] Гельфанд Б.Е., Вьель Б., Гекальп И., Шаво К. Безударное дробление капель. Временные характеристики. Прикладная механика и техническая физика, 2001, т. 42, № 1, с. 72–76.

[7] Воронецкий А.В., Полянский А.Р., Арефьев К.Ю. Моделирование нестационарных тепловых процессов в конденсированных частицах, движущихся в сверхзвуковом потоке. Ракетно-космические двигательные установки. Матер. Всерос. науч.-техн. конф. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008, с. 63.

[8] Miliauskas G., Sabanas V. Interaction of transfer processes during unsteady evaporation of water droplets. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2006, vol. 49, pp. 1790–1803.

[9] Блинов Е.А. Топливо и теория горения. Санкт-Петербург, Изд-во СЗТУ, 2007. 119 с.

[10] Бакулин В.Н., Дубовкин Н.Ф., Котова В.Н., Сорокин В.А., Францкевич В.П., Яновский Л.С. Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей. Москва, Физматлит, 2009. 400 с.

[11] Трусов Б.Г. Программная система TERRA для моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах. Горение и плазмохимия. Матер. III Междунар. симп. Алматы, Изд-во Казахского национального ун-та, 2005 с. 52–58.