WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

На рис. 10 показана схема камеры сгорания и положение области горения относительно горла резонатора.

Сводные зависимости, полученные в экспериментах с резонаторами различной геометрии, показаны на рис. 11. Представлены зависимости силы тяги F и амплитуды колебаний A от расхода водорода Q. На рис. 11а приведены зависимости для резонатора с диаметром d = 11 мм при Lр/2L = 0.208 и Lп/2L = 0.368. На Рис. 9. Сила F и амплитуда А рис. 11б – зависимости для того же для резонатора с d = 19 мм.

резонатора при Lр/2L = 0.251. Длина полости резонатора не менялась. На рис. 11в представлены зависимости для Рис. 10. Схема камеры сгорания.

L – длина камеры, Lр – положение резонатора, Lи – положение инжектора.

1 – труба, 2 – инжектор, 3 – штуцер для резонатора, 4 – ядро струи, 5 – область отрыва пламени, 6 – граница слоя смешения струи, 7 – область горения.

Рис. 11. Тяга и акустика.

а) Lр/2L = 0.208, Lп/2L = 0.368 (d = 11 мм) б) Lр/2L = 0.251, Lп/2L = 0.368 (d = 11 мм) в) Lр/2L = 0.251, Lп/2L = 0.1575 (d = 19 мм) резонатора с диаметром d = 19 мм при Lр/2L = 0.251. Линейный размер полости резонатора Lп/2L = 0.1575 выбран с целью получения того же объема резонатора, что и для предыдущих двух случаев. Положение инжектора в этих экспериментах было одинаковым – Lи/2L = 0.169.

В качестве рабочей гипотезы о влиянии резонатора на работу камеры сгорания предлагается следующее. При малых расходах водорода область горения имеет малые размеры и водород сгорает в камере так, что на стенку камеры и в горло резонатора попадают только продукты сгорания. При увеличении расхода пламя отрывается от инжектора. На стенку камеры и в горло резонатора может попадать смесь водорода с воздухом из слоя смешения струи. При правильном выборе длины полости резонатора собственная частота резонатора совпадает с одной из собственных частот камеры сгорания и система “камера сгорания - резонатор” работает в режиме акустического резонанса. При понижении давления в полости резонатора в горло резонатора всасывается топливная смесь. После чего всасывается пламя из камеры сгорания, которое поджигает топливную смесь в резонаторе. При повышении давления в резонаторе продукты сгорания из резонатора выбрасываются в камеру сгорания, и пламя отбрасывается от стенки камеры. Этот процесс повторяется циклически. Для реализации этого процесса должен быть обеспечен достаточный расход водорода при оптимальных положениях инжектора и резонатора. Продольный размер резонатора должен соответствовать условиям акустического резонанса. Для камеры сгорания c резонатором максимальные значения тяги реализуются при повышенных значениях расхода водорода по сравнению с камерой без резонатора. Наличие резонатора приводит к фактическому увеличению объема камеры сгорания. А увеличение объема камеры сгорания требует увеличения расхода водорода для реализации развитого вибрационного горения. При этом растет амплитуда звука и тяга. Нарушение хотя бы одного из перечисленных условий приводит к уменьшению тяги из-за уменьшенного энерговыделения. Примером могут служить зависимости, показанные на рис. 11. Расположение резонатора в середине камеры при Lр/2L = 0.251 является оптимальным для получения наибольшей тяги. При положении резонатора Lр/2L = 0.208 в горло резонатора не поступает водородно-воздушная смесь и значение тяги оказывается в четыре раза меньше по сравнению со случаем, когда резонатор находится в положении Lр/2L = 0.251. В то же время, при положении резонатора Lр/2L = 0.208 длина полости резонатора обеспечивает акустический резонанс системы “камера сгорания – резонатор”, что следует из сравнения амплитуд колебаний на рис. 11а и 11б. Резонатор с d = 19 мм работает, как звукопоглотитель, что приводит к снижению амплитуды колебаний и уменьшению тяги (см. рис. 11в по сравнению с рис. 11б).

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Показано, что термоакустические колебания в трубе Рийке влияют на распределение температуры воздуха в трубе. При возникновении колебаний зона с наибольшей температурой смещается от оси трубы к стенке, создавая кольцевую область нагретого воздуха в пристеночной области. При помощи резонатора можно изменить амплитуду колебаний и распределение температуры воздуха в трубе.

2. Получены экспериментальные данные о влиянии резонаторов разной формы на температурные и акустические характеристики установки с локальным теплоподводом. Показано, что существует пороговая величина мощности тока на нагревателе (на данной установке W ~ 660 Вт), выше которой колебания, подавленные при меньшей мощности тока, возникают снова. Теоретические оценки параметров акустических резонаторов, полученные без учета теплоподвода, не совпадают с экспериментальными результатами, что приводит к увеличению расчетной полости резонатора и может сопровождаться развитием колебаний.

3. Анализ экспериментальных результатов показал, что резонатор с объемом полости 0.33 % от общего объема установки обеспечивает подавление колебаний в установке с теплоподводом.

4. Показано, что при помощи резонатора, присоединенного к прямоточной эжекторной камере сгорания, можно влиять на амплитуду колебаний и величину силы тяги. Наибольшее значение силы тяги F ~ 0.5 Н получено при использовании резонатора с диаметром полости (d = 11 мм), мало отличающемся от диаметра горла. Увеличение диаметра полости резонатора приводит к подавлению колебаний и развитию силы сопротивления.

5. Обнаружен и описан эффект гистерезиса акустических и тяговых характеристик камеры сгорания с резонатором по расходу водорода. В области гистерезиса величина удельной тяги камеры сгорания с резонатором может достигать значения I ~ 4500 м/с.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Baev V.K., Moskvichev D.Yu., Potapkin A.V. The influence of acoustic resonator on the air-breathing combustor operation under pulsation burning of hydrogen // Intern. Conf. on the Methods of Aerophysycal Research: Proc. Pt 3. Novosibirsk, 1998. P. 55–59.

2. Москвичев Д.Ю. Влияние резонатора на работу прямоточной камеры сгорания эжекторного типа // Материалы XXXVI Международной научной студенческой конференции “Студент и научно-технический прогресс”, Физика, Ч 1. Новосибирск, 1998. C. 102–103.

3. Баев В.К, Москвичев Д.Ю., Потапкин А.В. Управление тяговыми характеристиками прямоточной камеры сгорания пульсирующего горения с помощью акустических резонаторов // Фундаментальные проблемы аэротермодинамики силовых установок летательных аппаратов: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. Жуковский: ЦАГИ, 1999. C. 199–200.

4. Баев В.К, Москвичев Д.Ю., Потапкин А.В. Управление тяговыми характеристиками прямоточной камеры сгорания пульсирующего горения с помощью акустических резонаторов // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36, № 5. С. 3–6.

5. Moskvichev D.Yu., Potapkin A.V., Trubitsin A.I. Hysteresis of the acoustic and thrust characteristics of the ramjet combustion chamber at vibration regimes of fuel combustion // Intern. Conf. on the Methods of Aerophysycal Research: Proc.

Pt 2. Novosibirsk, 2000. P. 171–176.

6. Москвичев Д. Ю. Эффект гистерезиса тяговых и акустических характеристик прямоточной камеры сгорания с резонатором при вибрационном горении топлива // Материалы XXXVIII Международной научной студенческой конференции “Студент и научно-технический прогресс”, Физика,Ч2. Новосибирск, 2000. C. 52–53.

7. Москвичев Д.Ю. Повышение эффективности работы прямоточной камеры сгорания при вибрационном режиме горения топлива // Всеросс. Конф. Молодых Ученых “Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии”: Сб. трудов конф. Новосибирск, 2002. C. 118–125.

8. Баев В.К., Москвичев Д.Ю., Потапкин А.В. Тяговые характеристики прямоточной камеры сгорания с резонатором при вибрационном горении водорода // Ученые записки ЦАГИ. 2002. Т. 1-2. C. 71–76.

9. Potapkin A.V., Pavlov A.A. and Moskvichev D.Yu. Peculiarities of ramjet combustion chamber work with resonator under condition of vibration fuel combustion // Intern. Conf. on the Methods of Aerophysycal Research: Proc. Pt 1. Novosibirsk, 2002. P. 161–167.

Ответственный за выпуск Д.Ю. Москвичев Подписано в печать 6.03.Формат бумаги 6084/16, Усл. п. л. 1.0, Уч. изд. л. 1.0, Тираж 100 экз., Заказ № Отпечатано на ризографе ЗАО "ДОКСЕРВИС" 630090, Новосибирск, Институтская, 4/

Pages:     | 1 | 2 ||






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