Главная » Просмотр файлов » Автореферат

Автореферат (786510), страница 3

Файл №786510 Автореферат (Численное моделирование детонации газокапельных смесей в каналах) 3 страницаАвтореферат (786510) страница 32019-03-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В частности, для капель воды диаметром1 мкм обнаружено увеличение длины воспламенения в 100 раз при изменениисодержания капель в смеси на 0.4% (рис. 4).Было проведено исследование влияния капель воды на параметрыдетонации Чепмена-Жуге. С увеличением массовой доли капель наблюдаетсяснижение скорости детонации Чепмена-Жуге и температуры смеси.Аналогичная тенденция наблюдается и при уменьшении диаметра капель прификсированной массовой доле. Обнаружено, что для диаметров капель менее50 мкм существует предельная массовая доля капель, начиная с которой,решение рассматриваемой системы существует при всех рассмотренныхрежимах, и детонация Чепмена-Жуге отсутствует. Также необходимо отметить,что скорость детонации Чепмена-Жуге и температура смеси при наличиикапель выше чем, рассчитанная в идеальной постановке с полным испарениемкапель (рис. 5).112400300022002500T, K1800123D, м/с; T, K20004160014001200820001341500279100010008001e-005 0.00015100.0010.010.1110,мРис.

4. Смена режимов воспламенения.1ЗависимостьтемпературывволнеЧепмена-Жуге от продольной координатыпри различных отношениях массы капельк массе топлива (1 – 0.230; 2 – 0.239; 3 –0.240; 4 – 0.250). Диаметр капель воды – 1мкм5006012345mH 2O / mТРис. 5. Зависимость скорости детонацииЧепмена-Жуге (1-4,9) 1 и температуры (58,10) от отношения массы капель к массетоплива при различных диаметрах капель(100 мкм – 1,5; 50 мкм – 2,6; 10 мкм – 3, 7; 1мкм - 4,8). Линии 9 и 10 соответствуютидеальному расчетуВ разделе 3.1.3 исследовалось влияние капель воды на параметрыдетонации и дефлаграции метано-воздушных горючих смесей. Рассматриваласьстехиометрическая метано-воздушная горючая смесь с добавлением капельводы в предположении, что капли воды полностью испарились, и достигнутосостояниетермодинамическогоравновесия.Продуктысгораниямоделировались двенадцатью компонентами: CO, CO2, CH3, CH4, HCO, H2, OH,H2O, O2, N2, H, O.

Изучалось влияние m H 2O / mТ на значения параметров в точкахЧепмена-Жуге детонации и дефлаграции. При изменении от 0 до 1 температурапродуктов сгорания в состоянии Чепмена-Жуге изменялась от 2800 К до 600 Кпри детонации (кривая 2 рис. 6) и от 2000 К до 500 К при дефлаграции. В составпродуктов сгорания в основном входили азот, вода и углекислый газ, приmH 2O / mТ  0.2 в заметных концентрациях присутствовали кислород, угарныйгаз, водород и радикал OH.

Необходимо отметить слабую зависимость отm H 2O / mТ давления и наличие точки минимума на графике скорости приmH 2O / mТ  0.4 при дефлаграции (рис. 7).Были проведены расчеты детонации стехиометрической метановоздушной горючей смеси с добавлением капель воды в многофазнойнеравновесной постановке при стандартных условиях (p = 1 атм, T=298.15 К).В расчетах использовался упрощенный механизм горения стехиометрическойсмеси метана и воздуха, включающий 18 обратимых стадий. Варьировалисьмассовая доля капель воды и начальный диаметр капель. В случае, когдатемпература за ударной волной (рис.

8) превышает температурусамовоспламенения горючей смеси, начинают конкурировать два процесса:химические реакции, в результате которых происходит выделение тепла, ииспарение капель воды, приводящее к поглощению тепла. Если теплавыделяется больше, чем поглощается, то вблизи ударной волны происходитвоспламенение горючей смеси (кривые 1-3). После воспламенения припереходе системы к равновесному состоянию тепловыделение уменьшается, и12из-за испарения температура смеси уменьшается по сравнению со случаемвоспламенения чисто газовой горючей смеси (кривая 0). Кривая 4 соответствуетслучаю, когда потери тепла за счет испарения вблизи ударной волныпревосходят приток тепла за счет химических реакций. В этом случаетемпература смеси снижается.

Если уровень температуры после полногоиспарения капель превышает температуру самовоспламенения смеси, товоспламенение и полное сгорание смеси происходит (кривая 4).Рис. 6. Зависимость параметров теченияв точке Чепмена-Жуге от отношениямасс воды и газовой смеси (1 - СкоростьДВ Чепмена-Жуге, 2 - температура, 3 давление (*0.001), 4 - скорость потока, 5 равновесная скорость звука, 6 замороженная скорость звука)D, м/с; T, K; p*10-3 Па;U, м/c; a, м/c30002500200023150016510004500000.10.20.30.40.50.60.70.80.9D*102, м/с; T, K; p*10-1Па;U, м/c; a, м/cmH 2O / mТРис. 7.

Зависимость параметров теченияв точке Чепмена-Жуге дефлаграции ототношения масс воды и газовой смеси (1- начальная скорость потока ЧепменаЖуге (*100), 2 - температура, 3 давление (*0.1), 4 - скорость потока, 5 равновесная скорость звука, 6 –замороженная скорость звука)700060001500034000300020002100064,5000.10.20.30.40.50.60.70.80.91mH 2O / mТНеобходимо отметить, что в приведенном на рисунке случае,воспламенение наблюдается на расстоянии 2000 м от ударной волны, что креальности, конечно, отношения не имеет, но в тоже время свидетельствует оработоспособности применяемых алгоритмов.350030003030001725002200031500852000150064100010005000.0001 0.00121T, KT, K250040.010.161101005000.050.10.150.20.250.30.350.41000 10000,мРис.

8. Зависимость температурыпродуктов сгорания в волне ЧепменаЖуге от продольной координаты приразличных отношениях массы капель кмассе топлива (0 – 0; 1 – 0.1; 2 – 0.2; 3 –0.3, 4 – 0.4), d s  50 мкмV , м3 / кгРис. 9. V-T диаграмма (вода/топливо=0.4). 1ударная адиабата; 2 –детонационная адиабата;3 – детонационная адиабата, соответствующаяотсутствию капель воды; 4 – D = 1436 м/с –минимальнаяскоростьприкоторойсуществует решение ( d s  50 мкм ); 5 - D=1600 м/с, d s  50 мкм ; 6 – D= 1600 м/с,d s  10 мкм ; 7 - D=1800м/с, d s  50 мкм ,8D=1800м/с, d s =10мкм13Рассмотрим поведение системы на фазовой плоскости V-T на примерерасчета, выполненного для капель диаметром 10 и 50 мкм и mH 2O / mТ  0.4 (рис.9).

Состоянию Чепмена-Жуге соответствует кривая 4, зависимоститемпературы газа как функции расстояния от ударной волны приведены на рис.8, кривая 4. Первый сценарий. Фазовая траектория начинается на ударнойадиабате, кривая 1 рис. 9, наблюдается рост плотности смеси, которыйсопровождается небольшим ростом, а затем существенным падениемтемпературы; далее процесс идет с уменьшением плотности и ростомтемпературы, который заканчивается в точке на равновесной детонационнойадиабате (кривая 2). Кривая 5 соответствует случаю пересжатой детонации(D=1600 м/c), при этом поведение фазовой траектории существенно отличаетсяот описанного выше.

Второй сценарий. Сначала температура заметновозрастает практически при неизменном объеме, затем плотность уменьшается,а температура продолжает возрастать и приближается к температуре наравновесной детонационной адиабате горючей смеси при отсутствии капель(кривая 3); далее, из-за испарения капель плотность смеси растет, а температурауменьшается. Необходимо отметить, что для частиц диаметром 10 мкм прискорости детонационной волны 1600 м/с фазовая траектория соответствуетпервому сценарию развития событий. При скорости детонационной волны 1800м/c и для частиц размером 10 мкм и для 50 мкм фазовые траекториисоответствуют второму сценарию. В целом, второй сценарий измененияпараметров можно интерпретировать как детонационную волну, первыйсценарий - как срыв детонации, а промежуточные режимы - как возможностьдля развития галопирующей детонации.В разделе 3.2 приводятся результаты моделирования детонации вгазокапельной смеси метанола с воздухом.

Для моделирования химическихпревращений использовалось 56 обратимых реакций. Варьировалисьначальный диаметр капель метанола в диапазоне от 5 до 50 мкм и отношениемассы капель к массе воздуха от 5 до 50%.Минимальная скорость ДВ в газокапельной среде вплоть до массовыхдолей жидкой фазы M l / M V  0.3 практически совпадает со скоростьюдетонации Чепмена-Жуге, определенной в результате равновесного расчета(рис.

10а). В рассмотренном случае с испарением капель воды указанныескорости отличались уже при M l / M V  0.02 . При M l / M V  0.3 кинетикаиспарения и механизм химических превращений оказывают существенноевлияние на минимальную скорость ДВ и она начинает превышать равновеснуюскорость детонации.Цифрой 1 помечены графики с недостаточным количеством горючегоM l / M V  0.05 ; процесс воспламенения начинается после полного испарениякапель (рис. 10б, 10г), при этом в процессе испарения температура падает до900 К (рис 10б); расстояние от ударной волны, на котором происходитвоспламенение, равно 140 см (рис.

10б); скорость газа в волне воспламененияпадает (рис. 10в), температура после воспламенения изменяется слабо иостается на уровне 1550 К. При M l / M V  0.1 точки воспламенения горючей14смеси и полного испарения капель горючего практически совпадают. Наиболееинтенсивному испарению капель соответствует участок снижения температурыгазовой фазы, предшествующий воспламенению (рис. 10б). ПриM l / M V  0.3  0.4 , воспламенение горючей смеси происходит тогда, когда каплигорючего еще полностью не испарились (рис. 10б, 10г), кислород,содержащийся в газовой фазе, при этом полностью расходуется, так каксоотношение горючее-окислитель выше стехиометрического. Соответственно,после роста температуры в волне воспламенения следует ее спад, связанный сиспарением капель в среду, где уже нет молекул окислителя (рис.

10б).(a)(б)(в)(г)Рис. 10. Параметры детонации Чепмена-Жуге в смеси 0.79 N 2  0.21O2 + капли метанола( CH 3OH ) диаметром 10 мкм; (a) – скорость детонации Чепмена- Жуге (газофазная) – кривая1, минимальная скорость ДВ (газокапельная смесь) – кривая 2, максимальная достигаемаятемпература – 2, в зависимости от отношения массы капель к массе воздуха; (б)распределение температуры, (в) – скорость газа- сплошная кривая и капель - пунктирная, (г)– масса капли;1- M l / M V  0.05 , 2 - M l / M V  0.1 , 3 - M l / M V  0.3 , 4 - M l / M V  0.5Рассмотрим поведение решения на фазовой плоскости V-T.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6359
Авторов
на СтудИзбе
311
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее