Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (786512), страница 7

Файл №786512 Диссертация (Численное моделирование детонации газокапельных смесей в каналах) 7 страницаДиссертация (786512) страница 72019-03-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

3.3б),43воспламенению горючей смеси за фронтом ударной волны, температура доходитдо 3700 К, (рис. 3.3в), с последующим снижением температуры до равновесногозначения 1950 К (рис. 3.3в).130012001100D - u, a, [ M / C ]100090080070060050040030020000.00050.001Xsi, [ M ](а)0.00150.002(б)(в)Рис. 3.3. Распределение параметров за УВ при различных числах Маха в смеси0.4 H 2 0.2O2 0.4 Ar +капли воды диаметром 10 мкм.

Масса капель равна массе газаu 0 0, p 0 =101325 Па, T0 =298.15 K. (а) - относительная скорость газа (сплошнаякривая) и скорость звука (пунктирная кривая) при числах Маха ударной волны3.2, 3.6, 4.0, 4.4, 4.8, 5.2; (б) – масса одиночной капли 1 – М=3.2; 2 – М=5.2; (в) 1,3– температура газа; 2, 4 – температура капли; 1, 2 – M= 3.2, 3,4 – M= 5.2Необходимо отметить, что существует минимальная скорость УВ, прикоторой происходит воспламенение газокапельной смеси с полным испарениемкапель, для данной смеси она составляет 1997 м/с, что соответствует M=5,02.44На рис.

3.4 приведены распределения параметров в стационарной ДВминимальной скорости при различных соотношениях M l / M V . Из графиков вчастности видно, что, не смотря на существенное уменьшение температуры, сувеличением массовой доли капель воды (рис. 3.4а), длина полного испарениякапель меняется слабо (рис.

3.4б). Это связано с существенным возрастаниемконцентрации паров воды в потоке (рис. 3.4в). Кривые 4 на рис. 3.4 соответствуютслучаю установления двухфазного равновесия.(а)(б)(в)Рис. 3.4. Распределение параметров в стационарной детонационной волне в смеси0.4 H 2 0.2O2 0.4 Ar + капли воды диаметром 10 мкм. ( u0 0, p 0 =101325 Па, T0=298.15 K). (а) – температура газа; (б) – масса частицы воды; (в) – мольные долиH 2 O , 1 – отношение массы воды к массе газа – 0, 2 – 0.1, 3 –1, 4 – 5Исследовалось влияние степени разбавления горючей смеси аргоном иотношения начальной массы капель воды к массе газа на значение минимальной45скорости ДВ.

Расчеты показывают, что кинетика испарения и механизмхимических превращений существенно влияют на значение минимальнойскорости детонации. Минимальная скорость детонации газокапельной смесисовпадает со скоростью детонации Чепмена-Жуге при близкой к нулю массовойдоле капель (рис. 3.5) и существенно отличается – при увеличении массовой доликапель (сплошные и пунктирные кривые, рис. 3.5).Рис. 3.5.

Зависимость минимальной скорости ДВ от отношения массы жидкости кмассе газа в исходной смеси. Двухфазный расчет (сплошная линия – каплидиаметром 10 мкм, штрих-пунктир – 20 мкм); равновесный расчет – пунктир.10 0.1H 2 0.05O2 0.85 Ar ; 2, 4 - 0.4 H 2 0.2O 2 0.4 Ar ; 3 - 0.6 H 2 0.3O2 0.1ArПунктирные кривые на рис. 3.5 соответствуют скорости детонации Чепмена– Жуге, найденной из системы (2.39-2.42) при предположении о полномиспаренииравновесия.капельТочкаводыиустановленииокончанияданныхсостояниякривыхтермодинамическогосоответствуетравенствутемпературы за ДВ температуре перед ДВ. При малых значениях диаметровкапель существует предельное значение массовой доли воды при которойсуществует минимальная скорость ДВ.

Так для смеси 0.1H 2 0.05O2 0.85 Ar +капли воды 10 мкм максимальное отношение M l / M V0.35 ,для смеси460.4 H 20.2O20.4 Ar + капли воды диаметром 10 мкм M l / M V7.5 . При диаметрахкапель порядка 100 мкм минимальная скорость ДВ существует при всехрассмотренных значениях M l / M V от 0 до 20. Например, на рис. 3.5 сплошнаякривая номер 2 соответствует каплям диаметром 10 мкм, а штрих-пунктирнаякривая - 4 – каплям диаметром 20 мкм, минимальная скорость ДВ для капельбольшего диаметра выше, чем для меньшего, причем предельное значение M l / M Vнайти не удалось.

Необходимо отметить, что данный факт крайне важен припостроении систем подавления детонации. Минимальную скорость детонацииможнорассматриватькакпредельнуюккоторойстремитсяскоростьнестационарной ДВ в газокапельной смеси, т.е. газодинамика процесса такова,что образовавшаяся в результате произвольного процесса пересжатая ДВ вканале, ослабевая, выходит на режим распространения с минимальной скоростьюДВ, после чего распространяется, не меняя своих параметров. Отсутствиеминимальной скорости детонации свидетельствует о том, что ДВ будетослабевать до тех пор, пока не перейдет в звуковую волну. Таким образом,впрыск капель воды малого диаметра в достаточном количестве приводит кзатуханию ДВ в каналах, а большого диаметра - нет.3.1.2 Смесь водорода с воздухомРассматривается стехиометрическая водородо-воздушная горючая смесь сдобавлением капель воды в предположении, что капли воды полностьюиспарились и достигнуто состояние термодинамического равновесия.

Продуктысгорания моделировались девятью компонентами: H2, OH, H2O, O2, H2O2, H2O, N2,H, O. Изучалось влияние на значения параметров в точках Чепмена-Жугедетонации и дефлаграции отношения массы капель воды к массе водородовоздушной смеси ( mH 2O / mТ ) в начальном составе.4722500U, м/c; a, м/cD, м/с; T, K; p*10-3 Па;300012000315006541000500000.20.40.60.81mH 2O / mТРис. 3.6. Зависимость параметров течения в точке Чепмена-Жуге в зависимости ототношения масс воды и газовой смеси (1 – Скорость ДВ Чепмена-Жуге, 2 –температура, 3 – давление (*0.001), 4 – скорость потока, 5 – равновесная скоростьзвука, 6 – замороженная скорость звука)Добавление капель воды приводит к уменьшению скорости детонацииЧепмена-Жуге (кривая 1) и температуры (кривая 2).

При равенстве масс воды иводородо-воздушной смеси температура продуктов сгорания в точке ЧепменаЖуге уменьшается более чем в 3 раза по сравнению с чисто газофазной горючейсмесью. При mH 2O / mТ0.3 продукты сгорания практически полностью состоят изпаров воды и азота (рис. 3.7).На рисунках 3.8 и 3.9 приведены аналогичные графики для точки ЧепменаЖуге дефлаграции. Скорость волны дефлаграции увеличивается с ростомmH 2O / mТ(кривая 1, рис 3.8), температура в волне дефлаграции существенно ниже,чем в волне детонации при малом количестве впрыскиваемой воды.48H2ON210,моль/кгi1H2H0.1O20OH0.20.4mH 2O0.6/ mТ0.81Рис. 3.7.

Зависимость мольно-массовых концентраций компонентов в точкеЧепмена-Жуге детонации в зависимости от отношения массы воды к воздуху6000U, м/c; a, м/cD*102, м/с; T, K; p*10-1 Па;7000150003400030002000264, 51000000.10.20.30.40.50.60.70.80.91mH 2O / mТРис. 3.8. Зависимость параметров течения в точке Чепмена-Жуге дефлаграции взависимости от отношения массы воды 1к воздуху (1 – Начальная скорость потокаЧепмена-Жуге (*100), 2 – температура, 3 – давление (*0.1), 4 – скорость потока, 5– равновесная скорость звука, 6 – замороженная скорость звука)49H2O10N21,моль/кгi0.1O2H0.010H2OH0.10.20.30.40.50.60.70.80.91mH 2O / mТРис.

3.9. Зависимость мольно-массовых концентраций компонентов в точкеЧепмена-Жуге дефлаграции в зависимости от отношения массы воды к воздуху1Были рассчитаны равновесные адиабаты газофазных продуктов сгоранияводородо-воздушной смеси с добавлением капель воды. На рисунках 3.10-3.12представлены зависимости давления, температуры и концентрации паров воды,соответственно, вдоль равновесных адиабат.1e+0075P, Па1e+0061410000061000030.11210V , м 3 / кгРис. 3.10.

Зависимость1 давления от удельного объема при различныхотношениях массы капель к массе топлива (1 – 0; 2 – 0.1; 3 – 0.5; 4 -1.0). Линии 5и 6 соединяют точки Чепмена-Жуге детонации и дефлаграции505500500045004000T, K35003000125005200026150010003500400.1110V , м 3 / кгРис. 3.11. Зависимость температуры от удельного объема при различныхотношениях массы капель к массе топлива (1 – 0; 2 – 0.1; 3 – 0.5; 4 -1.0).

Линии 5и 6 соединяют точки Чепмена-Жуге1 детонации и дефлаграции,моль/кг35430325i520621511050.11V , м 3 / кг10Рис. 3.12. Зависимость мольно-массовой концентрации паров воды вдольравновесной адиабаты от удельного объема при различных отношениях массыкапель к массе топлива (1 – 0; 2 – 0.1; 3 – 0.5; 4 -1). Линии 5 и 6 соединяют точки1Чепмена-Жуге детонации и дефлаграцииБылипроведенырасчетыдетонациистехиометрическойводородо-воздушной горючей смеси с добавлением капель воды в многофазной51неравновесной постановке при стандартных условиях ( p 1 атм. , T 298.15K ).Учитывались неравновесный процесс испарения капель воды и газофазныехимические реакции (решалась система (2.26-2.34)).

Варьировались массовая долякапель воды и начальный диаметр капель. Типичные распределения параметровтечения в детонационной волне представлены на рисунках 3.13 – 3.16.Температура за ударной волной (рис.3.13) составляет около 1500 К, чтосущественно превышает температуру самовоспламенения водородо-воздушнойгорючей смеси, инициируется протекание экзотермических реакций (табл.

3.1) нанекотором расстоянии от ударной волны происходит самовоспламенение горючейсмеси и температура поднимается до ~2900K, при этом давление (рис.3.14) искорость (рис. 3.15) газа уменьшаются, концентрация паров воды в смесивозрастает (рис. 3.16).Данная картина течения полностью соответствует структуре детонационнойволны в случае отсутствия капель воды (кривая 1 рис. 3.13-3.16), так как каплиещенеуспелииспаритьсяиоказываютслабоевлияниенапроцесссамовоспламенения. Далее наблюдается влияние капель на структуру течения,которое сопровождается даже нагревом газа в случае значительных массовыхдолей капель (кривые 4, 5 рис.

3.13). На расстоянии 2-5 см от фронта ударнойволны капли начинают активно испаряться, что приводит к увеличениюсодержания паров воды в составе продуктов сгорания (рис. 3.16), к снижениютемпературы (рис. 3.13) и росту давления (рис. 3.14) и скорости (рис. 3.15) потока.В представленных на рисунках вариантах зона активного протекания процессаиспарения составляет от 10 см до 1 м.524000T, K35003000125002320004150010005001e-005 0.000150.0010.010.11,мРис.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный 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
6458
Авторов
на СтудИзбе
304
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее