Аэродинамика факела Вулис Л.А. Ярин Л.П. (1014145), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Размер последней можно оценить по условным границам факела, определенным по характерным значениям избыточной температуры ЛТ=0,95 и !33 — — Р— и где р=р/р, Р = —, и= —,/ = — (пндекс 0 отвечает значеРо ио ' /о ниям переменных на выходе из сопла). В соотношениях (6-4) все переменные являются функциями координаты, отсчитываемой вдоль трубок тока.
Из графика видно, что относительное расширение трубок тока в факеле происходит заметно слабее, чем повышение тем-' пературы. Вследствие этого максимальной скорости отвечает область, расположенная впереди фронта — область максимальных градиентов температур. Что касается поля давления, то, как видно из графика, максимальные значения разрежения примерно одинаковы для различных трубок тока. бТ=0,1. Измерения показывают, что для всех исследованных Режимов заниспмость бт1х) Явлаетса линейной. Весьма своеобразно распределение полного напора в поперечных сечениях обращенного факела. Зоне резкого изменения температуры отвечает область заметного изменения полного напора.
Последняя является промежуточной между двумя обла- 2б И г,б б д Рнс. 6-12. Распределение полного напора, скорости и температуры в обращенном гомогеином факеле стями с практически равномерным распределением полного напора — внутренней областью факела и областью набегающего потока. формирование профилей полного напора с характерным минимумом в центральной части потока не связано с условиями обтекания стабилизатора. Действительно, на значительных (15 — 20 ка.тибров по диаметру стабилизатора) расстояниях' от источника поджигания должно наблюдаться вырождение следа.
Однако эксперименты свидетельствуют об устойчивости распределения ту' во всем поле течения. Наиболее вероятно,что такой характер распределения полного напора связан с резким изменением плотности в поперечных сечениях факела. Об этом свидетельствует, в частности, совпадение зон, в которых происходит изменение полного напора и температуры. Заметим в связи с этим, что заметное влияние поля плотности на распределение полного напора наблюдается в других типах турбулентных пламсн и, в частности, в спутном диффузионном факеле. Во всех случаях оно обусловлено наличием сосредоточен- 0,75 05 рис, 6ЛЗ Изменение скорости, температуры и давления 1вдоль трубок тока) в обращенном Факеле С у, 3 — ооряаковме номера трубок ного источника тепловыделения — фронта пламени, приводящего к резкому измененвю поля плотности, Результаты расчета распределения скорости в поперечных сечениях факела приведены на рис, б-12.
Из графика видно, что в зоне горения наблюдается значительное увеличение скорости по сравнению со скоростью набегающего потока. Наибольшему приросту скорости отвечает область максимальных градиентов температуры. Данные по распределении скорости и температуры вдольтрубок тока представлены на рис, б-13. На графике показано также изменение площади трубок тока и давления в них. В обращенном факеле как и в прямоструйвом кривые и(з) и ЛР(у) (з— координата вдоль трубки тока) имеют характерный экстремум.
К моменту, когда скорость достигает максимального значения, кривая давления проходит через минимувь Отметим также, что из-за более резкого по сравнению с прямоструйным факелом 1зз лт еходкл о в аро езда ад дд т,~и+а и п,ю (У У,гУа,в Рис. 6-!4. Безразмерный профнль температуры в обращенном фанеле (7<ив<15 м/с; 6<г(„<15) и-и 11„-,)1 У/Ул,л Рис. 6-15. Безразмерный профвль полного напора в обращенном фа- х кепс (7<и<15 м/с; 3« — 12) Дст изменения температуры вдоль трубок тока в обращенном факеле наблюдается относительно больший прирост скорости (падение давления) в окрестности фронта пламени. На рпс.
6-14 для ряда поперечных сечений обращенного факела приведены профили безразмерной температуры КТ= 1(у) (11=у/Уел, уеь — координата, отвечающая значению ЛТ=0,6) Из графика видно, что точки, относящиеся к различным сечениям обращенного факела, группируются вблизи единой кривой. В зоне горения и смещения зависимость ЛТ=1 (у) близка к линейной. 075 йвийлг 05 005 0 17 х/Ы Ргы.
биб. Изменение полного напора, скорости и температуры вдоль оси обрашенного факела à — а=ОХИ а — п=с,та, г-п=а,аа, т-п=е,пп Л вЂ” п=г,еа В центральной области факела — зоне продуктов сгорания— распределение ЬТ практически равномерное. Распределение полного напора в поперечных сечениях обращенного факела показано на рнс. 6-15. На графике приведены результаты обработки опытных данных, относящихся к различным режимам, в координатах 1дй='1(у). Приведенные данные показывают, что в обобщенных координатах профили полного напора подобны. Изменение вдоль оси факела условной толщины динамического и теплового слоя показывает, что зависимости стол(х) линейные.
На рпс. 6-16 для ряда значений коэффициента избытка воздуха показано изменение полного напора, температуры и скорости вдоль осп обращенного факела. Из графика видно, что в области, примыкающей к стабилизатору (протяженностью !37 примерно 5 калибров), происходит резкое увеличение бТ„ч и„ и Н„,. На больших удалениях от стабилизатора темп изменения характерных величии существенно уменыпается. Как было отмечено ранее, изменение температуры в начальном участке факела связано с тепловым режимом горения.
Вдали от источника поджигания температура вдоль осп факела практически ие изменяется. Что касается резкого изменения скорости и полного напора вблизи стабилизатора, то оно связано с вырождением следа, образующегося при обтекании плохообтекаемого тела потоком свежей смеси.
На значительном удалении от стабилизатора значение скорости и полного напора иа осп течения сохраняется практически неизменным. Значения и и Н в этой области определяются параметрамп набегающего потока и тепловыделением во фронте пламени. Измерения показывают, что в исследованном диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха 0,65Са(1,25 в турбулентном обращенном факеле зависимость суммарного потока теплосодержаиия от продольной координаты близка к параболической.
Это свидетельствует о постоянстве количества вещества, реагирующего па единице поверхности фронта пламени. Действительно, только в этом случае суммарное тепловыделение Я = 2л (' рис,б7'у ~(у будет описываться квадратичной зависио мостью (так как поверхность фронта пламени при условии прямолииейности границ факела пропорциональна х'). Что касается влияния коэффициента избытка воздуха, то при постоянной скорости истечения кривой Я(а) немонотопна. При обеднении смеси интенсивность тепловыделения вначале возрастает (до и=0,91), а затем падает.
Такой характер измеиеиия Я (и) определяется зависимостью скорости турбулентного горения от состава смеси: максимальному значению и, (и соответствеиио интенсивности тепловыделения) отвечает значение а( 1. 4-А СОСТАВНОЙ ФАКЕЛ Г На рпс. 6-17 для двух значений отношения — представлены д' фотографии составного гомогенного факела. Фотографии получены при горении однородной смеси (пропав — воздух) в системе осесимметричиых струй, истекающих из прямоструйной горелки, снабженной четырьмя соплами (с диаметром выходного отверстия г), расположеннымп равномерно вдоль окружности радиуса Р.
Из рис. 6-17 видно, что структура составного гомогенного факела существенно зависит от плотности компоновки струй г в блоке. Прп достаточно малых значениях —, отвечающих ра1зз зомкнутому' ренсиму горения, злемеитарные Фронты пламени сохраняют свою индивидуальность н практически не взаимодействт ют друг с другом При увеличении отношения — — - повышении плотности компоновки — - интенсивность взаимодействия элемеитарнык пламеп заметно возрастает При некотором крпти- Ркс 6 (7 СостаыкФ ."омосскный факел а соыкк>аый Осло!я (сЖ..ОЗД 6 рааоыккт1ый Осмаы (с(((..О,ОЛ) Щ 9Фю й,б б у,б Иб Рис.
6-18. распределение скорости и температуры в составноы го- могенном факеле: а — сомкнутый режим, б — разомкнутый режим 140 Г ческом значении отношения — происходит слияние элементар- Р ных факелов и образование единого фронта пламени. Значениям / — ) ~ — ~ отвечает сомкну- гт ~х хр тый режим горения. 1, ххх /7 Приведенные данные показы- / вают, что в качественном отношенин изменение режима горе- — 1 — — ув — - -г пия составного гомогенного фа- ' -риг кела в зависимости от относи- Ы тельного удаления сопел от осп горелки аналогично изменению режима горения составного диф- Р" фузионного факела.
В обоих слу- тр чаях в зависимости от величины / — могут реализоваться три ха- тхх рактерных режима горения— сомкнутый, критический и ра- х зомкнутый, существенно различающиеся по аэродинамике течения, конфигурации фронта пламени и т. д. Ю Характер изменения скорости и температуры в поле течения со- г Гх( ставного гомогенного факела ил- х люстрируют рис.
6-18, 6-19. На первом из них для двух значений / параметра —, соответствующих вгг ° й Рв, сомкнутому и разомкнутому режимам представления (в виде се- хх рии изотах и изотерм) данные „х х измерений скорости и температу- йо „2— ры в плоскости, проходящей через ось течения и центры сопел, расположенных на одном диаметре. На втором представлены У/" У в в зв УФ профили динамического давления р а в р и температуры в ряде поперев веского лавленнк н тсмвературй ных сечений факела. На этом же в составном томогенвом факеле графике нанесена (жирная ли- г — сомкнутые режклс и — рааоххауния) линия фронта пламени. Из графиков видно, что при сомкнутом режиме фронт пламени имеет весьма сложную форму, существенно отличающуюся от формы бунзеновского пламени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
