ВЛИЯНИЕ ВОЛНОВОЙ СТРУКТУРЫ ТЕЧЕНИЯ В СВЕРХЗВУКОВОЙ КАМЕРЕ СГОРАНИЯ НА ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И СТАБИЛИЗАЦИЮ ГОРЕНИЯ
М.А. Гольдфельд1, Ю.В. Захарова1, А.В. Фёдоров1, Н.Н. Фёдорова2,1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
2Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, 630008 , Новосибирск
nfed@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, турбулентность, ударная волна, волна разрежения, камера сгорания, подготовленная смесь, воспламенение, supersonic flow, turbulence, shock wave, expansion wave, combustor, prepared mixture, ignition
Страницы: 3-16
Аннотация
Представлены результаты численных и экспериментальных исследований высокоскоростного течения в плоском канале с внезапным расширением в виде обращенного по потоку уступа, который используется в качестве стабилизатора пламени в сверхзвуковом потоке. Эксперименты проведены в высокоэнтальпийной установке кратковременного действия ИТ-302М при числе Маха на входе в камеру сгорания 2.8, числе Рейнольдса 30х106 м-1 и полной температуре T0 = 2000 K для условий, близких к полетным при числе Маха 6. Математическое моделирование выполнено на основе полных нестационарных осредненных уравнений Навье - Стокса, дополненных k-ω SST-моделью турбулентности и блоком химической кинетики, содержащим 38 прямых и обратных реакций горения водородовоздушной смеси. Исследованы три конфигурации уступа: прямой без предварительного воздействия, с предварительным сжатием, с предварительным расширением. Показано, что конфигурация обратного уступа оказывает существенное влияние на размеры отрывных областей, распределение давления и температуру в канале за уступом, от которых зависит самовоспламенение смесей. Расчетные данные показывают, что предварительное сжатие создает условия для эффективного воспламенения смеси и позволяет получить воспламенение подготовленной водородовоздушной смеси и устойчивое горение по всей высоте канала.
DOI: 10.15372/FGV20180601 |
