ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ГОРЕНИЯ МЕТАНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ГОРЕЛКЕ С РАЗДЕЛЬНОЙ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА И ОКИСЛИТЕЛЯ 19
2.1 Постановка задачи 19
2.2 Метод решения задачи. Проверка на достоверность и точность 21
2.2.2 Задача о сеточной сходимости 25
2.2.3 Задача о тепловом взрыве 27
3. Результаты численного исследования и обсуждения 30
3.1. Диффузионное горение при зажигании с правой границы 30
3.2. Диффузионное горение при зажигании частично нагретой боковой
стенкой 43
Список литературы 63
В настоящее время с получением новых материалов и лигатур широкое применение в сфере промышленности находят малоразмерные камеры сгорания и горелочные устройства. Они обладают большей эффективностью, чем их макроскопические аналоги: в таких устройствах повышается показатель тепла, переносимого по стенкам камеры сгорания за счет теплопроводности или радиационного потока. В то же время это сопровождается ростом теплопотерь из зоны горения, что приводит к неустойчивости пламени.
Управление процессом горения метано-воздушных смесей в таких устройствах возможно при их предварительном перемешивании. В частности обеспечивается необходимая температура, известен химический состав, при этом скорость горения постоянна. Более того, значительно сокращается выброс вредных веществ: сажи, бензапирена, оксидов азота. Однако такие смеси легко поддаются воспламенению при внешнем воздействии, что может привести к чрезвычайной ситуации.
Например, в работе АЭС за счет износа реакторной зоны возникают условия, при которых водород генерируется в некотором объеме под защитной оболочкой, перемешиваясь с воздухом, водяным паром и иными продуктами окисления. При этом возможно дальнейшее инициирование воспламенения даже при небольшом стороннем энергетическом воздействии. Предсказать исход разрушения реактора крайне сложно из -за ряда заранее неизвестных частных условий. Неопределенность при постановке задач развитого горения не позволяет получить достоверные результаты.
Поэтому с практической точки зрения целесообразно использовать предварительно не перемешанные смеси и рассматривать их диффузионное горение и предельные характеристики.
В сфере энергетики основной задачей является повышение КПД двигателей, в частности ДВС с раздельной подачей топлива и окислителя.
Таким образом, сегодня актуальными являются задачи об устойчивости режимов горения камер сгорания и горелочных устройств, определении предельных характеристик горючей газовой смеси, задачи о влиянии диффузии на воспламенение и горение газовых смесей, а также их экспериментальные, теоретические и численные исследования.
1. Разработана физико-математическая модель диффузионного горения
метано-воздушной смеси в камере сгорания с раздельной подачей топлива и окислителя.
2. Разработан алгоритм и метод численной реализации решения задачи.
Выполнено тестирование программы численного счета на достоверность и точность расчета.
3. Проведен расчет задачи при зажигании с правой границы.
4. Проведен расчет задачи при зажигании частично нагретой боковой
стенкой.
5. Проведен сравнительный анализ, представлено параметрической
исследование зависимости входной скорости подачи компонент смеси от времени воспламенения.
