WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Наличие турбулентных касательных напряжений в окружающей среде изменяет картину закручивания потока. Наряду с интенсивным вращением в приосевой области течения, формируется область вращательного движения газа на границе истекающей в атмосферу струи и окружающего пространства (рисунок 9 в). Таким образом, картина течения в этом случае является аналогичной течению двух коаксильных струй закрученных с разной интенсивностью. Совместное воздействие внешней локальной циркуляции и пульсаций компонент скорости в направлениях перпендикулярных оси струи в случае их однонаправленного воздействия интенсифицирует циркуляцию в струе и увеличивает область закрученного движения газа как в осевом, так и в радиальном направлении (рисунок 9 г).

Полученные результаты качественно совпадают с экспериментальными данными. Результаты расчетов показывают, что наличие локальной циркуляции окружающей среды ( e 0) приводит по сравнению со случаем невозмущенной атмосферы (рисунок 10 а, б) к вытягиванию пламени в осевом направлении и сужению в радиальном. Турбулизация окружающей среды ( e 0) приводит к улучшению смешения содержащегося в струе монооксида углерода и атмосферного кислорода. Толщина слоя смешения увеличивается, и, как Высота z, м Высота z, м Высота z, м Высота z, м следствие этого, увеличивается радиальная координата зоны горения (рисунок 10 в). Отметим, что при этом изменение высоты пламени незначительно.

0,8 0,8 0,8 0,0,7 0,7 0,7 0,0,6 0,6 0,6 0,0,5 0,5 0,5 0,0,4 0,4 0,4 0,800 0,3 0,3 0,0,0,2 0,2 0,0,0,1 0,1 0,0,0,0 0,0 0,0,0,00 0,05 0,0,00 0,05 0,10 0,00 0,05 0,10 0,00 0,05 0,Радиальная координата r, м Радиальная координата r, м Радиальная координата r, м Радиальная координата r, м а в б г Рисунок 10 - Изотермы в потоке. а: – vz,ent 1 м/с, e 0, e 0; б: – vz,ent 1 м/с, e 0.1 рад/с, e 0 ; в: – vz,ent 1 м/с, e 0 рад/с, e 0.4 Па;

г: – vz,ent 1 м/с, e 0.1 рад/с, e 0.4 Па Проведенные исследования показывают, что существует достаточно узкий интервал параметров (скорость подъема струи, мощность теплового источника, интенсивность локальной циркуляции внешнего потока и распределение турбулентных характеристик в струе и вне ее) при которых интенсивность вращения в потоке значительно возрастает и, как следствие этого, формируется новый тип осредненного течения – огненный смерч, представляющий собой длинный узкий столб вращающегося газа (рисунок 10 г).

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Исследован переход от режима отрыва пламени в режим горения с увеличением интенсивности закрутки. Определены значения теплофизических и кинетических параметров, при которых воспламенение потока может осуществляться за счет: самовоспламенения вследствие Высота z, м Высота z, м Высота z, м Высота z, м протекания в нем химической реакции; зажигания от стенок; зажигания продуктами сгорания из рециркуляционной зоны.

2. Проведено сравнение результатов, полученных с использованием модели объемного горения, модели, учитывающей влияние турбулентных пульсаций на процесс химического реагирования и модели горения, регулируемого турбулентным перемешиванием. Показано, что данные модели горения, регулируемого турбулентным перемешиванием, находятся в наилучшем соответствии с данными эксперимента.

3. Исследована аэродинамика и горение в горелочных устройствах. Показано, что с помощью изменения конструктивных параметров и управления режимом течения (в первую очередь с помощью закрутки потока) можно достаточно эффективно влиять на размеры и форму пламени.

4. Формирование теплового смерча происходит в результате реламинаризации потока при умеренной закрутке.

5. Формирование огненного смерча можно объяснить возникновением локального равновесия в свободно-вынужденном вихре и анизотропией турбулентности, приводящей к ослаблению турбулентного перемешивания горючего и окислителя, и удлинению зоны горения.

6. Наличие локальной циркуляции окружающей среды приводит по сравнению со случаем невозмущенной атмосферы к вытягиванию факела в осевом направлении и сужению в радиальном.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гришин А. М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / А. М. Гришин. – Новосибирск : Наука, 1992. – 408 с.

2. Кэрьер Г. Огненные смерчи / Г. Кэрьер, Ф. Фендел, П. Фелдман // Теплопередача. – 1985. – Т. 107, № 1. – С. 16-25.

3. Гольдштик М. А. Вихревые потоки / М. А. Гольдштик. – Новосибирск :

Наука, 1981. – 366 с.

4. Устименко Б. П. Процессы турбулентного переноса во вращающихся течениях / Б. П. Устименко. – Алма-Ата : Наука, 1977. – 228 с.

5. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй / Г. Н. Абрамович. – М. : Наука, 1984. – 716 с.

6. Кутателадзе С. С. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках / С. С. Кутателадзе, Э. П. Волчков, В. И. Терехов. – Новосибирск, 1987. – 287 с.

7. Щукин В. К. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах / В. К. Щукин, А. А. Халатов. – М. :

Машиностроение, 1982. – 200 с.

8. Математическая теория горения и взрыва / Я. Б. Зельдович [и др.]. – М. :

Наука, 1980. – 478 с.

9. Численные методы исследования течений вязкой жидкости / А. Д. Госмен [и др.]. – М. : Мир, 1972. – 366 с.

10. Теория горения и взрыва : учебное пособие / Л. К. Гусаченко [и др.]. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2007. – 120 с.

11. Архипов В. А. Характеристики факела распыла центробежной форсунки в нестандартных условиях / В. А. Архипов, В. Ф. Трофимов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. – 2003. – № 2. – С. 70-72.

12. Алексеев Б. В. Физическая газодинамика реагирующих сред / Б. В. Алексеев, А. М. Гришин. – М. : Высшая школа, 1985. – 464 с.

13. Гупта А. Закрученные потоки / А. Гупта, Д. Лилли, Н. Сайред. – М. : Мир, 1987. – 588 с.

14. Наливкин Д. В. Смерчи / Д. В. Наливкин. – М. : Наука, 1984. – 111 с.

15. Numerical studies experimental observation of whirling flames / A. Yu. Snegirev [et.al.] // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 2004. – Vol. 47. – P. 2523-2539.

16. Гришин А. М. Физическое моделирование огненных смерчей / А. М. Гришин, А. Н. Голованов, Я. В. Суков // Доклады РАН. – 2004. – Т. 395, № 2. – С. 196198.

17. Гришин А. М. Экспериментальное исследование теплового и огненного смерчей / А. М. Гришин, А. Н. Голованов, А. А. Колесников, А. А. Строкатов, Р. Ш. Цвык // Доклады РАН. – 2005. – Т. 400, № 5. – С. 618-620.

18. Гришин А. М. Математическое моделирование огненных смерчей / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко // V Минский международный форум по тепло- и массообмену : тез. докл. и сообщ. – Минск, 2004.

19. Syed S. A. Momentum and Heat Transfer Processes in Recirculating Flows / S. A. Syed, G. J. Sturgess // ASME HTD. – 1980. – Vol. 13.

20. Leschziner M. A. Computation of strongly swirling axisymmetric free jets / M. A. Leschziner, W. Rodi // AIAA Journal. – 1984. – Vol. 22, No. 11. – P. 370373.

21. Kobayashi T. Modified k- model for turbulent swirling flow in a straight pipe / T. Kobayashi, M. Yoda // JSME Int. J. – 1987. – Vol. 30. – P. 66-71.

22. Piquet J. Turbulent Flows: Models and Physics / J Piquet. – Berlin : Springer, 1999.

23. Бубнов Б. М. Термическая структура и турбулизация торнадоподобных вихрей от локализованных источников тепла над вращающимся диском // Известия АН. Физика атмосферы и океана. – 1997. – Т. 33, № 4. – С. 434-442.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Гришин А. М. Математическое исследование влияния внешней циркуляции на структуру огненных смерчей / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // Известия вузов. Физика. – 2009. – № 2/2. – С. 100-106.

2. Матвиенко О. В. Математическое исследование самовоспламенения потока закрученного газа в цилиндрическом канале / О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // Известия вузов. Физика. – 2009. – № 2/2. – С. 137-143.

3. Гришин А. М. Математическое моделирование формирование тепловых смерчей / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // ИФЖ. – 2008. – Т. 81, № 5. – С. 860-867.

4. Гришин А. М. Математическое моделирование горения газа в закрученной струе и формирование огненного смерча / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // ИФЖ. – 2009. – Т. 82, № 5. – С. 902-908.

5. Гришин А. М. Механизм формирования огненного смерча / А. М. Гришин, А. Н. Голованов, А. А. Строкатов, Ю. А. Руди // Лесные и степные пожары :

возникновение, распространение и экологические последствия : материалы 6-й международной конф. – Томск, 2005. – С. 37-38.

6. Гришин А. М. Об устойчивости теплового смерча / А. М. Гришин, А. Н. Голованов, Ю. А. Руди // Пятые Окуневские чтения : тез. докл.

международной конф. – СПб., 2006. – С. 59-60.

7. Гришин А. М. К механизму формирования и эволюции огненного смерча / А. М. Гришин, А. Н. Голованов, Р. Ш. Цвык, А. А. Строкатов, Ю. А. Руди // Пятые Окуневские чтения : тез. докл. международной конф. – СПб., 2006. – С. 61-62.

8. Строкатов А. А. Механизм формирования огненного смерча / А. А. Строкатов, Ю. А. Руди // Снежинск и наука – 2006. Трансфер технологии, инновации, современные проблемы атомной отрасли : сб. науч.

тр. международной научно-практической конф. – Снежинск, 2006. – С. 196.

9. Гришин А. М. Численное исследование структуры течения и параметров турбулентности свободной осесимметричной струи / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии : материалы международной конф. – Томск, 2007. – С. 56.

10. Гришин А. М. Моделирование формирования тепловых смерчей / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // VI Минский международный форум по тепло- и массообмену : тез. докл. и сообщ. : в 2 т. – Минск, 2008. – Т. 1. – С. 204-206.

11. Гришин А. М. Численное исследование турбулентного теплообмена в тепловых смерчах / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // Математическое моделирование опасных природных явлений и катастроф :

материалы 7-й международной конф. – Томск, 2008. – С. 40.

12. Матвиенко О. В. Численное исследование турбулентного теплообмена при течении закрученного потока в канале / О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // Всероссийская конф. по математике и механике, посвященная 130-летию Томского государственного университета и 60-летию механикоматематического факультета : сб. тез. – Томск, 2008. – С. 200.

13. Гришин А. М. Численное исследование влияния внешней циркуляции на структуру огненных смерчей / А. М. Гришин, О. В. Матвиенко, Ю. А. Руди // Сопряженные задачи механики сплошных сред, информатики и экологии :

материалы 8-й всероссийской конф. с участием зарубежных ученых. – Томск, 2009. – С. 52-53.

Тираж 100 экз.

Отпечатано в ООО «Позитив-НБ» 634050 г. Томск, пр. Ленина 34а

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.