Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2021 номер 6

Представлены результаты численного исследования воспламенения холодной сверхзвуковой водородной струи (М_jet = 1,46), окруженной кольцевой сверхзвуковой (M_air = 1,86) струей горячего влажного воздуха, в условиях истечения в затопленное пространство. Моделирование выполнено в условиях эксперимента Коэна и Гиля, проведенного в 1969 году, на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, дополненных k-w SST-моделью турбулентности, детальным кинетическим механизмом горения водорода в воздухе и различными моделями учета взаимодействия турбулентности и химических реакций. Расчеты выполнены в программном комплексе ANSYS Fluent 2020 R1 в нестационарной двумерной осесимметричной постановке с использованием решателя, основанного на давлении. Получены мгновенные, средние и пульсационные компоненты основных аэродинамических параметров и концентраций реагирующей смеси. Проведено детальное сравнение расчетных профилей числа Маха, полной температуры и концентраций компонентов смеси на оси струи и в нескольких поперечных сечениях струи для нереагирующего/реагирующего потока с экспериментальными данным, которое показало удовлетворительное совпадение по всем параметрам. Показано, что использование нестационарного подхода в сочетании с детальной кинетической схемой позволяет воспроизвести в расчете вихревые структуры, которые развиваются на границе слоя горения, вносят существенный вклад в смешение водородной и воздушной струй и, таким образом, оказывают влияние на процесс горения водорода.