Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Математика

Опубликовано в Молодой учёный №25 (159) июнь 2017 г.

Дата публикации: 27.06.2017

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Авезов А. Х. Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов // Молодой ученый. — 2017. — №25. — С. 1-2. — URL https://moluch.ru/archive/159/44847/ (дата обращения: 21.11.2019).



Введение. Основным инструментом исследования газодинамики, тепломассообмена турбулентных струйных течений многокомпонентных газовых смесей является математическое моделирование, которое в отличие от физического эксперимента нередко экономически эффективнее и часто является единственно возможным методом исследований. В общем случае моделирование турбулентных струйных течений реагирующих газовых смесей основано на общепринятой системе связанных уравнений в частных производных, выражающих законы сохранения массы, импульса, энергии и вещества 1÷3

В работах [3÷6] приведены в основном результаты экспериментальных и теоретико-численных расчетов, посвященных исследованиям истечения воздуха, вытекающего из сопла прямоугольной формы.

В тоже время, проблема математического моделирования трехмерных струйных течений реагирующих газовых смесей до настоящего времени остается в механике одной из самых сложных. Сложность рассматриваемой проблемы связана с одной стороны с незавершенностью теории турбулентности, а с другой-специфическими особенностями турбулентных течений при наличии химических реакций.

В данной работе приводятся модифицированная модели для вычисления турбулентной эффективной вязкости, метод расчета и некоторые численные результаты исследования трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, истекающих из сопла прямоугольной формы и распространяющихся в затопленном (спутном) потоке воздуха при диффузионном горении.

Численные результаты. Для проверки работоспособности и достоверности приведенного численного расчета, рассмотрим свободную воздушную струю, истекающую из сопла прямоугольной формы и экспериментально исследованную в работе [6].

Расчёты проводились переменным шагом по продольной координате и при этом на начальном участке шаг не превышал значения 0,02. Сравнение результатов с экспериментальными результатами [2] по распределению плотности потока в поперечных сечениях мм (эксперименты отмечены точками) и мм (--- -по оси ) показывают, что удовлетворительно согласуются. Далее, рассмотрено горение смеси пропано-бутана в воздухе с исходными значениями, заимствованными из работ [6] соответственно как:

1. Зона окислителя: 2. Зона горючего:

атм; ; ; .

Здесь внутренние индексы показывают компоненты смеси (1-окислитель, 2-горючее, 3-продукт реакции, 4-инертный газ). Данный процесс при одних и тех же исходных данных струи и окислителя, был численно исследован в разных модификациях алгебраической модели (9) для вычисления эффективной вязкости.

Cравнения формы диффузионного факела при (форма 1); (форма 2); (форма 3); с учетом давления (форма 4). Из сравнения формы факелов вытекает, что с учетом переменности и постоянства давления, показывает, что длина факела в первом варианте выше, но на конфигурацию факела существенным образом не влияет. В этих вариантах длина факела находится в интервале (24,25). Необходимо отметить, что длина факела, полученная в рамках эквивалентной задачи теории теплопроводности, приблизительно составляет .

Из профилей кинематического коэффициента турбулентной вязкости, приведенных в разных сечениях струи по осям и видно, что максимальное его значение наблюдается во фронте пламени, где температура имеет максимум, и это в свою очередь, приводит к его возрастанию. В вариантах и , где существует ядро струи, значение кинематического коэффициента вязкости равно нулю, а с удалением от среза сопла максимальное значение ее перемещается к оси струи и изменение вдоль осей и постепенно сглаживается.

На развитие турбулентного факела, не только скорости, плотности, концентрации топлива и окислителя, существенную роль играет и их температура.

Возрастание температуры топлива от 700 К до 1200 К приводит к увеличению длины диффузионного факела от да 26,5, при температуре окислителя 300 К, и более нагретом окислителе ( К, К) безразмерная длина факела доходит до 27,5.

Литература:

  1. Э. Оран, Дж. Борис. Численное моделирование реагирующих потоков: Пер.с анг.-М.: Мир, 1990. -660 с.
  2. С. Ходжиев. Исследование трехмерных турбулентных струи реагирующего газов, истекающегося в спутном (затопленном) потоке в воздухе при диффузном горении// Узб. Журнал. Проблемы механики. Тошкент, Фан, № 2,1993, с. 28–33.
  3. В. А. Туркус. Структура воздушного приточного факела, выходящего из прямоугольного отверствия. Отопление и вентиляции. 1933. № 5 (in Russian).
  4. И. Б. Палатник, Д. Ж. Темирбаев. О распространении свободных турбулентных струй, вытекающих из насадки прямоугольной формы.// Проблемы теплоэнергетики и теплофизики. Изд.Каз ССр. Алма-Ата, 1964, вып. 1, с. 18–28.
  5. Дж. Дж. Мак-Гирк, В. Роди. Расчёт трёхмерных турбулентных свободный струй// Турбулентные сдвиговые течения. -М; Машиностроение, 1982. Т.1, С. 72–88.
  6. Шваб А. В. Связь между температурными и скоростными моделями газового факела// Сб. Исследование процессов горения натурального топлива под ред.Г. Ф. Кнорре, Госэнергоиздат, 1948.
Основные термины (генерируются автоматически): прямоугольная форма, длина факела, диффузионный факел, математическое моделирование.


Похожие статьи

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного...

В рамках метода эквивалентной задачи теории теплопроводности расчет турбулентного диффузионного факела, истекающего из сопла прямоугольной формы, может дать удовлетворительные результаты, по-видимому, лишь в дальней области струи...

Выбор математической модели и исследование трехмерных...

...удлинению длину факела, трехмерных турбулентных струи, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения, деформацию продольной скорости, сопла прямоугольной формы...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками

Основные термины (генерируются автоматически): кинетическая энергия турбулентности, длина факела, струя, прямоугольная форма.

Выбор математической модели и исследования трехмерных...

...сторон прямоугольного сопла, исследования трехмерных турбулентных, удлинению длину факела, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Рассмотрим реагирующую струю, вытекающую из сопла прямоугольной формы и распространяющуюся в спутном

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками реагентов.

Физическая постановка горения пылеугольного факела в камерах...

В дипломной работе описана математическая модель процесса горения твердого топлива в камере сгорания, представлены результаты численного моделирования турбулентного горения пылеугольного факела и сделан сравнительный анализ с результатами натурного...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

В тоже время, проблема математического моделирования трехмерных струйных течений

из сопла прямоугольной формы и распространяющихся в затопленном (спутном) потоке воздуха при диффузионном горении.

В. А. Туркус. Структура воздушного приточного факела...

Авезов Алижон Хайруллоевич — Информация об авторе

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, вытекающих из сопла прямоугольной формы, на основе K-e-модели турбулентности.

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного сопла на параметры диффузионного факела.

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного...

В рамках метода эквивалентной задачи теории теплопроводности расчет турбулентного диффузионного факела, истекающего из сопла прямоугольной формы, может дать удовлетворительные результаты, по-видимому, лишь в дальней области струи...

Выбор математической модели и исследование трехмерных...

...удлинению длину факела, трехмерных турбулентных струи, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения, деформацию продольной скорости, сопла прямоугольной формы...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками

Основные термины (генерируются автоматически): кинетическая энергия турбулентности, длина факела, струя, прямоугольная форма.

Выбор математической модели и исследования трехмерных...

...сторон прямоугольного сопла, исследования трехмерных турбулентных, удлинению длину факела, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Рассмотрим реагирующую струю, вытекающую из сопла прямоугольной формы и распространяющуюся в спутном

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками реагентов.

Физическая постановка горения пылеугольного факела в камерах...

В дипломной работе описана математическая модель процесса горения твердого топлива в камере сгорания, представлены результаты численного моделирования турбулентного горения пылеугольного факела и сделан сравнительный анализ с результатами натурного...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

В тоже время, проблема математического моделирования трехмерных струйных течений

из сопла прямоугольной формы и распространяющихся в затопленном (спутном) потоке воздуха при диффузионном горении.

В. А. Туркус. Структура воздушного приточного факела...

Авезов Алижон Хайруллоевич — Информация об авторе

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, вытекающих из сопла прямоугольной формы, на основе K-e-модели турбулентности.

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного сопла на параметры диффузионного факела.

Похожие статьи

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного...

В рамках метода эквивалентной задачи теории теплопроводности расчет турбулентного диффузионного факела, истекающего из сопла прямоугольной формы, может дать удовлетворительные результаты, по-видимому, лишь в дальней области струи...

Выбор математической модели и исследование трехмерных...

...удлинению длину факела, трехмерных турбулентных струи, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения, деформацию продольной скорости, сопла прямоугольной формы...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками

Основные термины (генерируются автоматически): кинетическая энергия турбулентности, длина факела, струя, прямоугольная форма.

Выбор математической модели и исследования трехмерных...

...сторон прямоугольного сопла, исследования трехмерных турбулентных, удлинению длину факела, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Рассмотрим реагирующую струю, вытекающую из сопла прямоугольной формы и распространяющуюся в спутном

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками реагентов.

Физическая постановка горения пылеугольного факела в камерах...

В дипломной работе описана математическая модель процесса горения твердого топлива в камере сгорания, представлены результаты численного моделирования турбулентного горения пылеугольного факела и сделан сравнительный анализ с результатами натурного...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

В тоже время, проблема математического моделирования трехмерных струйных течений

из сопла прямоугольной формы и распространяющихся в затопленном (спутном) потоке воздуха при диффузионном горении.

В. А. Туркус. Структура воздушного приточного факела...

Авезов Алижон Хайруллоевич — Информация об авторе

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, вытекающих из сопла прямоугольной формы, на основе K-e-модели турбулентности.

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного сопла на параметры диффузионного факела.

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного...

В рамках метода эквивалентной задачи теории теплопроводности расчет турбулентного диффузионного факела, истекающего из сопла прямоугольной формы, может дать удовлетворительные результаты, по-видимому, лишь в дальней области струи...

Выбор математической модели и исследование трехмерных...

...удлинению длину факела, трехмерных турбулентных струи, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения, деформацию продольной скорости, сопла прямоугольной формы...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками

Основные термины (генерируются автоматически): кинетическая энергия турбулентности, длина факела, струя, прямоугольная форма.

Выбор математической модели и исследования трехмерных...

...сторон прямоугольного сопла, исследования трехмерных турбулентных, удлинению длину факела, пути перемешивания, круглой форме факела, параметры диффузионного факела, численного исследования, численного исследования горения...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

Рассмотрим реагирующую струю, вытекающую из сопла прямоугольной формы и распространяющуюся в спутном

Так как основные характеристики факела (его длина, форма) определяются при прочих равных условиях диффузионными потоками реагентов.

Физическая постановка горения пылеугольного факела в камерах...

В дипломной работе описана математическая модель процесса горения твердого топлива в камере сгорания, представлены результаты численного моделирования турбулентного горения пылеугольного факела и сделан сравнительный анализ с результатами натурного...

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй...

В тоже время, проблема математического моделирования трехмерных струйных течений

из сопла прямоугольной формы и распространяющихся в затопленном (спутном) потоке воздуха при диффузионном горении.

В. А. Туркус. Структура воздушного приточного факела...

Авезов Алижон Хайруллоевич — Информация об авторе

Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, вытекающих из сопла прямоугольной формы, на основе K-e-модели турбулентности.

Исследование влияния соотношения сторон прямоугольного сопла на параметры диффузионного факела.

Задать вопрос