РАЗРАБОТКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРЕДСКАЗАТЕЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ МНОГОФРАКЦИОННЫХ ТОПЛИВ В ПОТОКАХ ОКИСЛИТЕЛЯ

В статье описана разработка физической и математической моделей, позволяющих учесть эффект влияния многофазности горючего (жидкий углеводород + твердый горючий материал) на условия зажигания и режимы распространения горения полидисперсных неоднородных смесей. При этом горение фракций происходит в различных режимах: летучая фракция испаряется и горит в газофазном режиме, а твердая горючая фракция реагирует с окислителем в гетерогенном режиме. Изучено влияние наличия твердой фракции в каплях, реагирующей в гетерогенном режиме, на скорость испарения летучего горючего компонента. Проведен учет влияния стесненности за счет наличия других капель на скорость испарения каждой капли. Приводятся результаты вычислительного моделирования распространения пламени при зажигании полидисперсной смеси капель жидкого углеводородного горючего с твердыми мелкодисперсными частицами углерода.

вычислительное моделирование, горение, полидисперсность, капли, частицы твердого горючего, испарение, газофазные реакции, гетерогенные реакции, многофракционность.

1. Михельсон В. А. О нормальной скорости воспламенения гремучих газовых смесей // Учен. записки Император. Моск. ун-та. отд. физ.-мат. наук 1893. Вып. 10. С. 1–92.

2. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М. : Мир, 1968. 592 с.

3. Зельдович Я. Б. Франк-Каменецкий Д. А. Теория теплового распространения пламени // Журн. физ. химии. 1938. 12. Вып. 1. С. 100–105.

4. Hirschfelder J. D., Curtiss C. F., Campbell D. E. The theory off lame propagation // J. Phys. Chem. 1953. № 57. 4. P. 403–414.

5. Зельдович Я. Б., Франк-Каменецкий Д. А. К теории равномерного распространения пламени // Докл. АН СССР. 1938. Т. 19. С. 693–695.

6. Зельдович Я. Б. Теория горения и детонации газов. Л. : Изд-во АН СССР, 1944. 70 с.

7. Хитрин Л. Н. Физика горения газов. М. : Изд-во МГУ, 1957. 452 с.

8. Вайнштейн П. Б., Нигматулин Р. И. К теории распространения пламени в смеси газа и капель // Приклад. механика и технич. физика 1973. № 4. С. 101–108.

9. Вильямс Ф. А. Теория горения. М. : Наука,1971. 616 с.

10. Озеров Е. С. Основы теории горения газодисперсных систем. Л. : ЛПИ, 1980. 69 с.

11. Ярин Л. П., Сухов Г. С. Основы теории горения двухфазных сред. Л. : Энергоато-миздат, 1987. 240 с.

12. Law C. K. Resent advances in droplet vaporization and combustion // Prog. Energy Comb. Sci. 1982. № 8. Р. 171–202.

13. Sirignano W. A. Fuel droplet vaporization and spray combustion // Prog. Energy Comb. Sci. 1983. № 9. Р. 291–322.

14. Faeth G. M. Evaporization and combustion of s prays // Prog. Energy Comb. Sci. 1983. № 9. Р. 1–76.

15. Burgoyne J. H., Cohen L. The effect of drop size on flame propagation in liquid aerosol // Proc. Roy. Soc. 1954. A 225. Р. 357–392.

16. Kikucyi K., Otomo Y., Sitzki L., Maruta K., Kobays hi H., Nioka T., Sakuraya T. Flame propagation characteristics of n-decane spray in microgravity // Drop tower days 1998 in Hokkaido. International workshop on short-term experiments under strongly reduced gravity condi-tions. October 11–14, 1998. Р. 82–84.

17. Smirnov N. N., Pushkin V. N., Dushin V. R., Kulchitskiy A. V. Microgravity investiga-tion of laminar flame propagation in monodisperse gas-droplet mixtures // Acta Astronautica. 2007. Vol. 61. P. 626–636.

18. Nikitin V. F., Smirnov N. N., Nerchenko V. A., Andreini P., Manzini G.. Water droplet non – equilibrium interaction with heated atmosphere // La Termotecnica. 2011. № 1. Р. 67–71.

19. Dushin V. R., Kulchitskiy A. V., Nerchenko V. A., Nikitin V. F., Osadchaya E. S., Phylippov Yu. G., Smirnov N. N. Mathematical simulation for non-equilibrium droplet evaporation // Acta Astronautica. 2008. Vol. 63. Р. 11–12.

20. Betelin V. B., Nikitin V. F., Dushin V. R., Kushnirenko A. G., Nerchenko V. A., Evap-oration and ignition of droplets in combustion chambers modeling and simulation // Acta Astro-nautica. 2012. Vol. 70. P. 23–35.

21. Гендугов В. М., Смирнов Н. Н., Тюренкова В. В. Решение задачи диффузионного горения капли с учетом протекания нескольких независимых реакций // Физика горения и взрыва. 2013. № 6. С. 31–40.

22. Tyurenkova V. V. Non-equilibrium diffusion combustion of a fuel droplet // Acta As-tronautica. 2012. № 75. Р. 78–84.

23. Tyurenkova V. V., Smirnov N. N., Guendugov V. M. Analytical solution for a single droplet diffusion combustion problem accounting for several chain reaction stages // Actra Astro-nautica. 2013. № 83. Р. 208–215.

24. Смирнов Н. Н., Зверев И. Н. Гетерогенное горение. М. : Изд. Моск. ун-та, 1992. 446 с