Вибрационное горение Раушенбах Б.В. (1014147), страница 67
Текст из файла (страница 67)
90 и 91. На этих графиках дано изменение Аз для разных, наблюдавшихся в опыте, частот, в зависимости от величин Н или р (амплитуды н фазы возмущения скорости распространения пламени относительно стенок трубы Ж). Величина Х= и, + Р, однозначно определяет (при заданном значении о,) возмущение скорости распространения пламени Пг Приведенная выше связь между У и О, показывает, что для целей, поставленных в настоящем параграфе, переход от С, к Л ничего не меняет: надо будет убедиться в том, соответствует ли экспериментально зарегистрированному режиму равенство Аз — — Амаю т. е. лежат ли Ах для Ж, отличных от тех, которые [гл. тх Вппглционпое ГОРкнпг вычислены но опытным данным, ниже Ах, зарегистрированного в опыте. На рнс. 90 и 91 приведены кривые изменения Ах, в функции Н=~3) и фазы Ж, обозначенной р; па этих Рис.
90. Положение экспериментальных точен (Ар) на кривых Ах=Ах ())). кривых нанесены точки А, которые соответствуют опыту. Оценка точности эксперимента показала, что фазы регистрировались осциллографом с точностью ~ 15', а точность вычисления Н, определяемая точностями замера экспеРиментАльнАя пРОВеРкА ГипОтезы 399 46) р,, и и р„имеет порядок + 3 условных единицы, отложеяных по осям абсцисс на рнс. 91. Если учесть точность определения р и Н в опытах, то можно говорить о том, что для всех наблюдавшихся частот, -Л7Рв Рис. 9П Положение экспериментальных точек (А ) иа кривых А х — — Ах (Н).
фактически реализованных колебательной системой, режимы вибрационного горения лежат в окрестности максимумов кривых Ах — — Авф) и АЗ=АЗ(Н), что следует рассматривать каи подтверждение одного из следствий 400 ВИБРАЦИОННОВ ГОРЕНИБ [гю [х из гипотезы о стремлении колебательной системы реализовать режим, соответствующий максимуму акустической энергии, излучаемой областью теплоподвода. Чтобы оценить степень достоверности изображенных на рнс. 90 и 91 диаграмм, приведем некоторые дополнительные данные.
Кривые на этих диаграммах строились следующим образом. По замерам в опыте р„п, и р, при помощи равенств типа (45.1) находились Р„У=)т' и поток энергии Ах. Затем производилась вариация амплитуды У (обозначенной Н) и фазы У (обозначенной р) прп неизменных Рп Рп н ДлЯ этих измененных У вновь отыскивался поток энергии Ах, который, как уже говорилось, оказывался меньшим, чем для фактически реализованного режима.
Следовательно, существенный параметр, характеризующий зону горения У, оказывался всякий раз реализованным таким образом, что все другие значения У (при тех же р„п,) давали меньшее значение Ах. Совершенно ясно, что на результаты этих вычислений могли повлиять как точность измерений р„и, и р„так и точность опРеДелениЯ коэффцЦиентов и„, а„, ..., а,з в равенствах (45,1). Что касается первого источника ошибок, то с наименьшей точностью производилось пзмерецпе ~.,; измерения р, н р производились практически совершенно точно.
Коэффициенты равенств (45.1) можно было определить по формулам гл. 1Ч, зная М, и Мз н предполагая, что в зоне горения происходят колебания плоского фронта пламени, за которым температура мгновенно достигает расчетного значения. Можно было, с другой стороны, уточнить как конфигурацию пламени в зоне горения (по данным киносъемки), так и учесть постепенность нарастания температуры в факеле. Этот подход давал, конечно, несколько иные численные значения ап, ам, ..., аээ, чем более простой, упомянутый выше.
Численный анализ показал, что хотя ошибка в измерении и[ и возможные отличия в коэффициентах равенств (45.1) в сильной степени влияют на вычисленную величину Аю это не может изменить сделанных выводов. Хотя численные значения:1х и пзменялпсь, кривые Ав= Ах(Н) з ги возвуждение у! НОНАвление БОлеБАний 401 и Ах=Ах(р) сохраняла свой вид и, главное, точки Л, практически не смещалнсь на этих кривых относительно их максимумов.
Следовательно, вывод о стремлении колебательной системы реализовать режим ~1~ =.4„1а„не изменился бы при более тщательных измерениях н более точной обработке опытных данных. Относительно описанных расчетов следует сделать еще одно замечание. Как видно из методики построения кривых на рпс. 90 н 91, при вариации У=уу' не налагалось требование выполнения краевого условия на выходном конце трубы.
Приведенные расчеты надо рассматривать как выявление тенденции, а не как точные вычисления. рассмотренные здесь опыты следует расценивать в качестве экспериментальной иллюстрации гипотезы о максимуме Аю пх объем явно недостаточен для того, чтобы можно было с полной уверенностью говорить о подтверждении гипотезы. Поэтому всякие новые экспериментальные исследования в этом направлении представляют несомненный интерес. Надо сказать, что ряд явлений, которые наблюдаются при вибрационном горении,могут, вероятно, трактоваться с точки зрения стремления колебательной системы к реализации режимов, характеризуемых Ах = Л,„,, В частности, описывавшиеся в предыдущих главах скачкообразные изменения частот колебаний по мере перемещения зоны горения по длине трубы можно объяснить и с точки зрения выдвинутой гипотезы.
Опытные данные не опровергают предположения, что переход с одной частоты колебаний на другую связан с тем, что па новой частоте количество генерируемой в зоне теплоподвода акустической энергии превосходит ее количество, генерировавшееся на старой частоте колебаний. 6 47. Возбуждение и подавление вибрационного горения Выше уже говорилось о том, что в зависимости от конкретных обстоятельств вибрационное горение (возбуждение акустических колебаний теплоподводом вообще) может быть процессом, который желательно организовать, 26 Б.
В. Вауюеазаа 402 Вивглцпоннок ГОРение либо нежелательным явлением, с которым следует бороться. Поэтому практический интерес могут иметь обе постановки задачи — как сознательное возбуждение вибрационного горения, так и решительная борьба с этим явлением. Подробное рассмотрение вибрационного горения с этих противоположных точек зрения вряд ли имеет большой смысл, так как решение одноп из двух названных задач в какой-то мере решает и противоположную: все мероприятия, которые полезны для подавления колебаний, будут вредны для их возбуждения, и наоборот. Что касается мероприятий, которые способствуют возбужденшо колебаний, то, исходя пз результатов, приведенных в предыдущих главах, можно дать такие общпо рекомендации. Труба, в которой предполагается возбуждение колебаний, не должна допускать больших потерь акустической энергии.
В частности, если эта труба открытая с одного или двух концов, ее следует делать достаточно «длинной», т. е. брать достаточно большое отношение длины к диаметру трубы. Это отношение желательно иметь порядка Ь вЂ” = 30м 50 хотя вибрационное горение может наблюл даться и в более «коротких» трубах. Кроме отношения ЛЫ, очень большое значение имеет конструктивное оформление самой трубы.
Следует всячески избегать каких- либо щелей (например, на стыках составляющих трубу элементов), сверленнй в теле трубы и т. п. Если находящийся в трубе газ будет иметь возможность взаимодействовать с окружающей средой не только через концевые сечения, но и через разного рода сверления н иные неплотности в теле трубы, то это приведет к сильному демпфированию колебаний.
В зависимости от того, каков характер предполагаемого процесса теплоподвода (будет ли сжпгаться газ, угольная пыль или иное горючее; допустима ли установка плохо обтекаемых тел в потоке и т. п.), можно создать условия наибольшего благоприятствования како»«у-либо из перечисленных в гл. 711 механизмов обратной связи. Если, например, предполагается получить вибрационное горение в потоке заранее подготовленной газовой горго- з м~ зозвхждвнив и подлвлвпиг. колиглнип 40Э чей смеси в трубе, открытой с двух концов, то наиболее естественно вызвать вибрацпонное горение путем создания условий для развития механизма горения, связанного с периодическим вихреобразованием.
Как известно, это может оыть достигнуто организацией процесса горения за плохо обтекаемым телом (стабилизатором). Следует лишь учесть, что место установки стабилизатора по длине трубы надо выбрать оптимальным образом. Это означает, что надо найти такое положение стабилизатора по длине трубы, прп котором в зоне горения генерировалось бы наиболыпее количество акустической энергии прп одиовременпом удовлетворении обоих краевых условий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
