Закономерности движения и коэффициент аэродинамического сопротивления крупных горящих частиц титана в воздухе
Н.С. Белоусова1,2, О.Г. Глотов1,2
1Институт химической кинетики и горения им. В.А. Воеводского СО РАН, Новосибирск, Россия
nata.bel.94@mail.ru
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
glotov@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: горение, частицы титана, фрагментация, коэффициент аэродинамического сопротивления, движение частицы
Страницы: 587-595
Аннотация
Представлены результаты исследования движения крупных горящих частиц титана диаметром 200 - 550 мкм в свободном падении в воздухе. Посредством видеосъемки с частотой 25 и 500 кадров в секунду зарегистрированы траектории движения частиц. Разработана математическая процедура осреднения траекторий. Траектории классифицированы в группы, вариация размера частиц в которых составляет 20 - 30 мкм. Для каждой группы размеров частиц построены обобщенные зависимости координаты частицы x(t) и ее скорости v(t) от времени t до момента начала фрагментации. Путем сопоставления эмпирических зависимостей x(t) и v(t) с аналитическим решением задачи о движении сферической частицы под действием сил тяжести и сопротивления определен эффективный коэффициент аэродинамического сопротивления горящих частиц титана в форме Cd = A /Re, где Re - число Рейнольдса. Для частиц исследованного диапазона размеров величина параметра А не зависит от диаметра частицы и составляет в среднем 61 ± 2 в диапазоне Рейнольдса от 1 до 10. Показано, что с использованием коэффициента аэродинамического сопротивления Cd = 61/Re и вязкости воздуха 5,07·10-5 Па·с движение горящих частиц титана можно рассчитывать путем известного аналитического решения задачи о движении сферической частицы под действием сил тяжести и сопротивления с той же точностью, какую дают эмпирические зависимости.
|
