ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ЗАПИРАНИЯ КАНАЛА ПРИ ГОРЕНИИ ВОДОРОДНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ
Н.Н. Федорова
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
nfed@itam.nsc.ru
Ключевые слова: численное моделирование, нестационарное горение, движение пламени, запирание канала
Страницы: 12-24
Аннотация
Представлены результаты расчетов высокоскоростного реагирующего течения предварительно не перемешанной водородно-воздушной смеси в канале с резким расширением в форме уступов с поперечной инжекцией водородных струй. Расчеты проведены в пакете Ansys Fluent на основе решения трехмерных нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса, дополненных κ-ω SST моделью турбулентности и блоком уравнений детальной химической кинетики горения водорода в воздухе. Численно получено самовоспламенение водородно-воздушной смеси, переходящее в режим интенсивного горения с движением пламени от зоны воспламенения вверх по потоку. Показано, что горение происходит в толстых дозвуковых зонах, которые в местах повышенного тепловыделения смыкаются на оси канала, образуя тепловое горло. В результате формируется система прямых скачков уплотнения, которые отрывают пограничный слой от стенки канала. Возвратное течение переносит горячие продукты реакции по направлению к торцу уступа, в результате чего тепловое горло и скачки уплотнения смещаются навстречу потоку. Это приводит к выходу волны горения и ударной волны в инжекторную часть, при этом «выбитая» ударная волна объединяется с головным скачком перед струями, в результате чего канал запирается.
DOI: 10.15372/FGV2023.9304
EDN: OPNHHQ
|
