Моделирование процесса горения

Сборник содержит статьи, освещающие современное состояние проблем горения в реактивных и ракетных двигателях. В статьях исследуются вопросы горения топлива на больших высотах, моделирования процессов горения в ЖРД и ракетах, тепло- и массообмен частиц горючего и окислителя в ракетных двигателях. Рассмотрены основные принципы воспламенения потоков в условиях высоких температур. В сборнике приведены обширные библиографические данные по характеристикам, необходимые при решении различных инженерных проблем. [c.435]

Дифференциальное моделирование позволяет в принципе получать наиболее исчерпывающую информацию о величинах скоростей, температур, концентраций окислителя и продуктов горения, тепловых потоков в каждой точке пространства и времени. Однако чрезвычайная сложность его практической реализации, связанная с трудностями организации самого численного эксперимента, включающими в себя технические и научные проблемы, а также вопросами горения и турбулентности, не позволяет в настоящее время полностью использовать потенциальные возможности, заложенные в самом методе. Основной отличительной чертой дифференцированного метода моделирования является то, что он позволяет получать локальные значения термодинамических параметров пожара. Следовательно, основной областью практического его применения должны быть задачи, решаемые на основе данных о локальных значениях определяющих параметров в условиях, когда интегральные характеристики не позволяют получать необходимые данные. Основной областью практического использования дифференциального метода моделирования являются локальные пожары и начальная стадия пожаров. В зависимости от характера решаемых вопросов, как и при интегральном методе моделирования, различаются внешние и внутренние задачи. Внешние задачи в зависимости от характера описания исследуемого процесса делятся на два вида. Дифференциальная математическая модель с учетом процесса горения [11, 15] используется при условии, если возможно описать процесс горения математической моделью на уровне брутто-реакций, и может быть использована особенно успешно при описании критической для человека стадии пожара. Однако применение этой наиболее полной математической модели ограничено возможностью моделирования процессов горения в реальных условиях, характерных для пожаров. [c.225]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ [c.173]

Существенная особенность первого метода моделирования процесса горения заключается в том, что он может быть описан в виде системы дифференциальных уравнений и объектом рассмотрения будет выделенная область изменений переменных. [c.173]

Этим объясняется появление ряда общих исследований, посвященных изучению физико-химических процессов при помощи теории подобия и, в частности, в области моделирования процесса горения. [c.174]

Моделирование топочного процесса с получением обобщенных зависимостей и оптимизация топочного устройства котла невозможны без математического описания процесса горения [20]. [c.179]

Огневое моделирование. При этом методе моделирования из огнеупорных материалов изготовляют модель изучаемой печи или ее часть (секцию). Такую модель или стенд отапливают тем же топливом, что и исследуемую (мазутом, газом, каменноугольной пылью и т.д.) с помощью форсунок или горелок уменьшенных размеров и производительности. Такое моделирование наиболее полно имитирует процессы горения, теплопередачи и гидродинамики в натурной печи. [c.154]

Норки н Н. H., О приближенном огневом моделировании стационарных процессов горения газов. Известия Томского политехнического института им. С. М. Кирова, 1952. [c.190]

В высокотемпературных камерных печах с большим свободным объемом рабочего пространства (плавильные отражательные и мартеновские печи, нагревательные колодцы и др.) тепло передается нагреваемой поверхности в основном лучеиспусканием газов и кладки. Температура газа в объеме различна наиболее низка она у пристенного слоя газа в непосредственной близости к нагреваемой поверхности, но чем дальше от них отстоят слои газа, тем выше температура газа. На температурное поле оказывают большое влияние процессы горения, движение струй газа и конвективный теплообмен. Сложная картина теплообмена очень трудна для математического моделирования и поэтому пользуются приближенными решениями. Наиболее простой способ учета теплообмена имеет место, если формулу для расчета количества тепла, переданного поверхности нагреваемого материала привести к классическому закону Стефана-Больцмана [c.24]

Электрическое моделирование тепловых процессов при горении, абляции, сублимации [c.279]

В современной лаборатории моделирования, занимающейся нестационарными процессами тепло- и массопереноса, необходимо иметь счетно-рещающее устройство. Сейчас применяются гидравлические интеграторы, просто и наглядно решающие задачи из этой области. В частности, они используются для численного интегрирования дифференциальных уравнений теплопроводности и диффузии при любых граничных условиях в одно-, двух- и трехмерном пространстве [Л. 7-5, 7-6, 7-7 ]. С их помощью решаются частные задачи расчета процессов диффузионного горения пласта угля [Л. 7-8] и диффузионного горения газового факела ]Л. 7-9]. Они используются для решения задач о распространении свободных турбулентных струй, некоторых задач пограничного слоя ]Л. 7-8] и др. [c.256]

Большое внимание уделяется проблеме устойчивости горения топлив в КС и ГГ разрабатываются новые теории, лучше и точнее учитывающие многие факторы гидродинамической и химико-физической природы применяются новые методы исследований, а также испытаний натурных двигателей с целью экспериментального определения их вибрационных характеристик и прогнозирования устойчивости рабочего процесса на рабочих режимах разрабатываются проблемы моделирования рабочего процесса, что особенно важно при создании двигателей с большими тягами [Р>(0,11) 10 Н]. [c.350]

С помощью разработанной аналитической модели общего характера проведены расчеты применительно к специальной плоской камере, используемой для моделирования процессов горения в РДТТ и снабженной прозрачными окнами для скоростной киносъемки (рис. 40). Камера состоит из входного участка, заряда ТРТ и выходного участка. Заряд ТРТ представляет собой два параллельных блока топлива в форме пластин (ширина 25,4 мм, толщина 6,35 мм, длина 495 мм). Воспламенение производится с помощью пиротехнического устройства, а отработанные газы истекают через сменное сопло. Входной и выходной участки, а также боковые стенки камеры, не занятые топливом, покрыты тонким слоем термоизоляции на основе ПБАН, наполненного 50% окиси титана Ti02. После срабаты- [c.87]

Показателем перспективности применения моделирования процесса горения является также использование широко известных одноцилиндровых установок для определения детонационной стойкости топлива (Вокеш, Ю, ИТ-9 и т. д.) и исследования на малых двигателях ЖРД [173]. Эксплуатационная практика в области двигателей внутреннего сгорания почти не знает случаев, когда было бы несоответствие между оценками, полученными на модельной установке и реальном двигателе. Хотя упомянутое выше моделирование было выполнено вне связи с теорией подобия, оно является одним из крупнейших технических доказательств целесообразности применения теории подобия при изучении процессов горения. [c.175]

Для расчетных значений р и Г в момент ф=фт определяют период задержки воспламенения п, а следовательно, и угол начала воспламенения топлива фг, а также степень повышения давления при сгорании А,. Далее заканчивается расчет процесса сжатия на интервале фт<ф<ё фг и определяется расчетное наибольшее давление сгорания рг = Я,р, где давление в цилиндре р принимается при ф =фг. Выберем значение ф=фр заранее лежащим за максимумом кривой давления, например фр=30 . Прн моделировании процесса горения на интервале ф7<фСфр [c.212]

Противоречивость некоторых приведенных выше требований обусловливает необходимость проведения длительных испытаний. Для облегчения и ускорения доводки камер применяются методы математического моделирования процессов смесеоб зования и горения в камерах. [c.272]

STAR- D является специализированным пакетом для решения задач механики жидкости и газа. Этот пакет позволяет решать задачи со свободными поверхностями, фазовыми переходами и многофазными потоками. Возможно также получить решение для течений с кавитационными кавернами, проводить численное моделирование течений с химическими реакциями, в частности процессов горения. В процессе работы можно проводить изменение области интегрирования и использовать скользящие сетки, с помощью которых легко определять взаимодействие неподвижных и подвижных объектов. [c.98]

Моделирование процесса нагрева обеспечивается наилучшим образом при масштабе температур Mj = 1 с использованием одних и тех же топлива, коэффициента расхода окислителя и температуры подогрева компонентов горения. В этом случае соотношение расходов топлива в образце и модели, вытекающее из условия = idem, имеет вид [c.71]

На основе успехов, достигнутых в развитии численных методов, в последние годы в ЛАБОРАТОРИИ и в других подразделениях ИНСТИТУТА (как правило, под руководством выросших в ЛАБОРАТОРИИ М. Я. Иванова, В. И. Конченова, В. И. Милешина и др.) созданы совершенные алгоритмы расчета пространственных течений в элементах силовых установок (СУ) с воздушно-реактивными двигателями и для моделирования процессов во всей СУ, для описания интеграции СУ с летательным аппаратом, учета неравновесных химических реакций, горения, конденсации и других процессов. [c.118]

Моделирование лучистого теплообмена. Впервые метод подобия к изучению проблем лучистого теплообмена применил в 1934 г. Г. П. Иванцов [30]. Весь комплекс печных процессов (горение топлива излучение, гидродинамика, теплопередача) изучали на моделях А. М. Гурвич [19], П. С. Конаков [47], П. М. Масловский [55] и другие. [c.153]

Процесс движения и теплоотдачи газов в паровом котле отличается большой сложностью, особенно в связи с наложением процесса горения и мощным проявлением излучения, и точное его моделирование невозможно. Поэтому разработана целая система приближенного люделировання, позволяющая выделять главные стороны аэродинамики и конвективного теплообмена и воспроизводить их поочередно в отдельных звеньях газового тракта котлов (локальное моделирование). Особенно интересным является применение юдeлиpoвaния на стадии проектирования новой конструкции. В этих случаях на моделях легко проверить и уточнить проектные предположения и внести в конструкцию исправления и улучшения еще до сооружения натурного устройства. [c.97]

При исследовании турбулентного диффузионного горения Иванцов [163], Петунии и Сыркин [164] применили элементы теории подобия для приближенного огневого моделирования. Указанные исследователи считают, что при высоких температурах рабочего процесса скорость химического превращения настолько велика, что она не лимитирует быстроту процесса горения, а приводит явления в модели и в образце к автомодельности. В этих условиях главным фактором, лимитирующим процесс горения, является турбулентное перемешивание горючего с окислителем. Следовательно, огневое моделирование можно осуществить при соблюдении трех условий а) одинаковых температурах в образце и модели, б) одном и том же топливе и в) одинаковом гидродинамическом режиме. [c.174]

При математическом моделировании запуска ЖРД одной из проблем является установление вида функции истечения из смесительной головки камеры сгорания или газогенератора в период их заполнения. От достоверности описания этого процесса во многом зависит точность моделирования запуска двигателей. Следует особо подчеркнуть важность установления вида этой функции для смесительных головок газогенераторов с центральным подводом недостающего до стехио-метрического соотношения компонента топлива. При окислительной схеме газогенерации это - горючее, при восстановительной - окислитель. От характера поступления и величины расхода этого компонента топлива зависят скорости развития процессов горения и температура газогенераторного газа. [c.58]

Замечание 6.2.2. Полученные выше уравнения могут применяться не только для описания процесса тепло- и мге-сообмена в теплозащитных покрытиях, но и для моделирования на ЭВМ горения смесевых твердых топлив (СТТ) [З П. Типичные составы СТТ содержат по массе до 70—80% твердого окислителя (обычно это перхлорат аммония (ПХ ) NH4 IO4) и 10—17% горючего (обычно битум, бутадиенов яй каучук, фенолоформальдегидная смола). Для повышения теплоты сгорания в СТТ, как правило, вводят метал, 1Ы (алюминий, бор, магний, бериллий, цинк и др.) в порошкообразном состоянии, а также пластификаторы (для улучшения механических свойств), катализаторы и различные технологические добавки. Роль связующего в такой многокомпонентной гетерогенной системе играет полимерное горючее, которое поэтому называют также связкой. [c.242]

Но пока ученые изучают механизм горения угля в кипящем слое, создают принципы моделирования, решая проблему масштабных переходов, исследователи определяют оптимальные режимы процесса, конструкторы разрабатывают отдельные узлы топочных устройств, проектировщики уточняют различные варианты котлоагрега-тов, инженеры на собственный страх и риск делают практические шаги по укрощению топок кипящего слоя (рис. 38). [c.174]

GAS DYNAMI S TOOL представляет пример специализированного пакета по моделированию нестационарных и стационарных газодинамических процессов с учетом химических реакций, катализа, диффузии и горения. [c.98]

Интерес вызывает метод гибридного моделирования, т.е. когда совместно используются количественные методы математического описания хорошо известных физических процессов (например, процессов переноса тепла) и качественного описания плохо изученных или плохоформализуемых процессов (химической кинетики, горения и т.п.). Такое решение позволит повысить точность моделирования за счет словесного описания сложных зависимостей, снизить долю субъективизма при выводе решения за счет упрощения сети продукций, реализовать идентификацию модели численными методами. [c.300]

Советская наука разработала теорию и практику паротехники. К этим важнейшим работам советских ученых относятся моделирование тепловых устройств — акад. М. В. Кирпичева и его школы, расчет циркуляции паровых котлов — чл.-корр. М. А. Стырико-вича, теория топочных процессов — проф. Г. Ф. Кнорре, теория горения — чл.-корр. А. С. Предводителева оригинальные советские конструкции КОТЛоагрегатов созданы конструкторами [c.238]

На основе анализа, проведенного с использованием методов математического моделирования, предлагается способ интенсификации процессов смепЕения и горения в камере сгорания ГНВРД. Способ основан на трехмерных эффектах, возникающих при взаимодействии струи водорода с потоком воздуха. Одновременный учет пространственных эффектов, смептения и неравновесных химических реакций позволяет выработать рекомендации по выбору геометрии проточной части камеры сгорания. [c.336]

Выбор закона теплообмена очага пожара со строительными конструкциями в условиях объемного пожара зависит от ориентации строительных конструкций относительно очага и стадий объемного пожара. При определении огнестойкости конструкций выделяются две ориентации основных строительных конструкций горизонтальные и вертикальные несущие и ненесущие конструкции. Ориентация строительных конструкций определяет характер теплового и гидродинамического взаимодействия их с очагом пожара. Характер теплообмена зависит от оптических характеристик газовой среды, определяюш,ей процесс переноса лучистой энергии. Процесс сложного теплообмена в условиях оптически прозрачной и оптически плотной газовых сред в условиях пожара подробно рассмотрен в гл. 4 и 3. Основной областью применения моделирования на уровне усредненных параметров являются практические задачи, характерные для развитой стадии объемных пожаров. Основным процессом переноса тепла для объемных пожаров является сложный теплообмен в оптически плотных газовых средах. Эти процессы характерны для газовых сред с критерием Ви>1, что соответствует определенным значениям температур в очаге пожара 7 >Гви=1. При значении Ви<1, что соответствует значениям температур 7 < <Гец=1, процесс сложного теплообмена является аддитивным относительно лучистой и конвективной составляющих. Поскольку расчет температурного режима пожара начинается с нормальных условий, когда Г<7 ви=1, то в начальные моменты времени основные законы для оптически плотных сред применять нельзя. В начальной стадии пожара, ограниченной временем 0модель оптически прозрачного газа, и в развитой стадии пожара используется модель оптически плотного газа при значениях Т> >7 ви=1. Между этими двумя режимами теплопередач существует переходная область, связанная с конечными скоростями перехода режимов теплопередачи из одного в другой. По значению среднеобъемной температуры переходная область лежит в диапазоне зна-чснии температур Т исп <7 <7 ви=1. Используя линейную экстраполяцию изменения коэффициента теплообмена в переходной области горения, его можно определить как [c.235]

Факел пламени, получающийся в печах, является результатом сложного взаимодействия гидродинамических явлений, диффузии, теплоотдачи излучением и конвекцией и химических превращений. Точное моделирование всего топочного или печного процесса, включающего смесеобразование, воспламенение, горение и теплообмен с поверхностями нагрева, невозможно. При необходимости учитывать теплообмен с ограждениями и другими поверхностями внутри топочного объема, а также горение задача сильно усложняется. Поэтому ограничиваются приближенным моделированием, при котором ставится задача изучить отдельные стороны процесса. При обычно высоких значениях числа Ве, если обеспечивается подобие отношения АТ Т, наблюдается автомодельное течение газов. Если сохраняется при этом геометрическое подобие, одинаковое соотношение между расходом топлива и воздуха и одинаковые температуры входа, то подобие по И. И. Палееву обеспечивается при сохранении одинаковой величины [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...