Литвиненко Ю.А.  

Устойчивость микроструйных течений и диффузионное горение

УДК 532.525.2
УСТОЙЧИВОСТЬ МИКРОСТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ И ДИФФУЗИОННОЕ ГОРЕНИЕ

Литвиненко Ю.А.


Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН,
630090, Россия, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1

  
В работе представлен обзор эксперименталь-ных исследований структуры и характеристик раз-вития дозвуковых круглых и плоских макро- и мик-роструй. Представлены результаты по диффузион-ному горению пропана при наличии неустойчиво-сти течения, генерируемой акустическим способом. Показано, что для макроструй, с диаметром сопла ~5мм и более при числах Re ~ 5000, сценарий раз-вития струйного течения будет зависеть от началь-ных условий (формы профиля скорости на выходе из сопла). Для развития струи существует два пре-дельных случая - это П-образный профиль скоро-сти и параболический. П-образный профиль скоро-сти способствует развитию неустойчивости Кель-вина-Гельмгольца и генерации осесимметричных кольцевых периодических вихрей. Дальнейшее раз-витие струи связано с локальным разрушением вихревых колец, появлением вторичных возмуще-ний и т.д. В случае со струей с пара-болическим профилем на выходе из сопла, будет наблюдаться дальнобойная струя с протяженным ламинарным участком, при этом не восприимчивая к внешним акустическим воздействиям. При уменьшении характерных размеров и пере-ходе к микроструям (диаметр сопел тысячи, сотни микрон, числа Re ~100) Воздействие поперечного акустического поля на микрострую оказывается значительно более сильным, чем на макрострую. Если воздействие акустики на макрострую приво-дит лишь к изменению периодичности вихреобра-зования и ускорению ее турбулизации, то воздей-ствие поперечного акустического поля на микро-струю вызывает как изменение ее структуры (из круглой она становится плоской), так и приводит к раздвоению микроструи и развитию двух струй под некоторым углом, с образованием вторичной высо-кочастотной неустойчивости на каждой из них.
Дальнейшие исследования показали особенно-сти процесса диффузионного горения пропана для данных струй. Так, например, было обнаружено что диффузионное горение пропана при воздей-ствии внешнего акустического поля, истекающего из микросопла происходит в виде двух разделив-шихся факелов. Данный факт свидетельствует о том, что мощное восходящее конвективное течение не подавило неустойчивость синусоидального ти-па, возникшую на срезе сопла, и к моменту начала фронта пламени имеющую значительную амплиту-ду поперечных колебаний. Следует отметить что для развития данного режима горения необходимо создать область роста возмущений в близи среза сопла, т.е. реализовать поднятый факел. В случае когда горение осуществ-ляется непосредственно от сопла, воздействие внешнего акустического поля не способно привести к раздвоению микроструи.

Список литературы:

1. Устойчивость дозвуковых струйных течений и горение / Г.Р. Грек, В.В. Козлов, Ю.А. Литвиненко; Учебное пособие: Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2013. 239 С.,
ISBN 978-5-4437-0062-5
2. Visualization of Conventional and Combusting Subsonic Jet
Instabilities / Kozlov V.V., Grek G.R., Litvinenko Yu.A.,
Dordrecht: Springer International Publishing, 2016. –P. 126.

Работа выполнена при поддержке - грант РФФИ 16-08-00425


К списку докладов