ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 533.6.697; 662.61

Техническая механика, 2014, 1, 37 - 45

О ВЫБОРЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГОРЕНИЯ ВОДОРОДА ПРИ ЧИСЛЕННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СВЕРХЗВУКОВОГО НЕРАВНОВЕСНОГО ТЕЧЕНИЯ

Дешко А. Е.

      В рамках стационарных уравнений вязкого слоя с использованием маршевого алгоритма проведено численное моделирование неравновесного истечения сверхзвуковой воздушно-водородной струи в спутный сверхзвуковой поток в осесимметричном канале переменного сечения. Целью исследований является выбор рациональной кинетической модели окисления водорода в кислороде воздуха, позволяющей определить основные термогазодинамические параметры турбулентного неравновесного течения в канале при минимальных затратах вычислительных ресурсов. Рассмотрены кинетические схемы, описывающие процесс окисления водорода в кислороде воздухе в рамках 8 – 9 химических реакций. Выполнено предварительное тестирование рассмотренных схем в рамках модели идеального реактора. Выбор рациональной кинетической модели горения водорода при сверхзвуковом неравновесном течении в канале обоснован на основании сравнения с экспериментальными данными. Исследовано влияние содержания паров воды на величину периода индукции. Показано, что добавление паров воды приводит к уменьшению задержки воспламенения водорода. В результате проведенных исследований установлено, что кинетическая модель горения водорода, включающая 9 химических реакций, позволяет адекватно определить период индукции и величину тепловыделения в процессе горения в сверхзвуковом потоке. Точность задания начального компонентного состава неравновесной газовой смеси существенно влияет на величину периода индукции.

Кинетическая модель горения, задержка воспламенения, модель вязкого слоя, маршевый алгоритм, экпериментальные данные.

1. Тимошенко В. И. Турбулентное смешение и горение сверхзвуковой воздушно-водородной струи в спутном ограниченном дозвуковом потоке / В. И. Тимошенко, И. С. Белоцерковец // Аэродинамика. Проблемы и перспективы : Сб. статей. – Харьков : Нац. аэрокосм. ун-т «Харьк. авиац. ин-т». – 2009. – С. 158 – 175.

2. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. – М. : Наука. Гл. ред. физ-мат. лит. – 1987. – 840 с.

3. Гуляев А. Н. К созданию универсальной однопараметрической модели турбулентной вязкости / А. Н. Гуляев, В. Е. Козлов, А. Н. Секундов // МЖГ. – 1993. – № 4. – С. 69 – 81.

4. Ковеня В. М. Метод расщепления в задачах газовой динамики / В. М. Ковеня, Н. Н. Яненко. – Новоси- бирск : Наука, 1981. – 304 с.

5. Gear C. W. Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations / C. W. Gear. – New Jer- sey: Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, 1971.

6. Тимошенко В. И. Маршевый расчет течения при взаимодействии сверхзвуковой турбулентной струи со спутным ограниченным дозвуковым потоком / В. И. Тимошенко, И. С. Белоцерковец // Вісник Дніпропетровського університету. – 2008. – Т. 1. Вып. 1. – С. 15 – 23.

7. Родионов А. В. Новый маршевый метод расчета струй продуктов сгорания / А. В. Родионов // Журн. выч. мат. и матем. физики.– 2002. – T. 42, №9. – С. 1413 – 1424.

8. Ивенс Дж. С. Влияние химической кинетики и неполноты смешения на горение водорода в сверхзву- ковом потоке / Дж. С. Ивенс, Ч. Дж. мл. Шекснайдер // Ракетная техника и космонавтика. – 1980. – Т. 18, № 4. – С. 77 – 84.

9. Баев В. К. Горение в сверхзвуковом потоке / В. К. Баев, В. И. Головичев, П. К. Третьяков. – Новоси- бирск : Наука, 1986. – 301 с.

10. Даутов Н. Г. К вопросу о выборе кинетической схемы при описании детонации в смеси Н2 + воздух за ударными волнами / Н. Г. Даутов, А. М. Старик // Теплофизика высоких температур. – 1993. – Т. 31, № 2. – С. 292 – 301.

11. Головичев В. И. Численный анализ кинетических моделей воспламенения водорода / В. И. Головичев, В. И. Димитров, Р. И. Солоухин // Физика горения и взрыва. – 1973. – № 1. – С. 95 – 101.

12. Галицейский К. Б. Моделирование догорания высокоскоростных турбулентных струй / К. Б. Галицейский // Физика горения и взрыва. – 2006. – Т. 42, № 2. – С. 3 – 9.

13. 3имонт В. Л. Горение водорода в сверхзвуковом потоке в канале при наличии псевдоскачка / В. Л. 3имонт, В. М. Левин, Е. А. Мещеряков // Физика горения и взрыва. – 1978. – Т. 14, № 4. – С. 23 – 36.

Copyright (©) 2014 Дешко А. Е.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика