УДК 534.222.2
М. Ф. И в а н о в, А. Д. К и в е р и н,
Ю. В. Р ы к о в
ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
ПЛАМЕНИ В ЗАМКНУТЫХ ОБЪЕМАХ
На основе двумерных уравнений газовой динамики вязкого газа с
учетом теплопроводности, многокомпонентной диффузии и выде-
ления энергии за счет экзотермических химических реакций ме-
тодами численного моделирования проведен анализ распростране-
ния горения водородно-воздушных и водородно-кислородных смесей
в замкнутых объемах (каналах). Особое внимание уделено ранее
не рассматриваемым качественным отличиям в распространении
пламени в зависимости от конкретного состава горючей смеси.
Описаны условия и механизмы формирования выпуклых и тюльпа-
нообразных форм пламени, наблюдаемых в экспериментах.
E-mail:
;
Ключевые слова
:
горение, динамика пламени, гидродинамическая не-
устойчивостьпламени, компьютерное моделирование, водородсодержа-
щие горючие смеси.
Исследование процессов газодинамики горения в замкнутых объ-
емах является фундаментальной основой для разработки оптимальных
режимов горения топлив в камерах сгорания двигателей и других энер-
гопроизводящих технических систем. Этим объясняется постоянный
интерес к горению газообразных смесей в трубах и каналах.
В большинстве публикаций рассматривается распространение пла-
мени в открытых или полуоткрытых (открытых с одного конца) кана-
лах и трубах [1–6], что позволило детально описать развитие неустой-
чивости Дарье–Ландау, являющейся в этом случае ведущим фактором,
определяющим эволюцию фронта ламинарного пламени. Публикаций,
посвященных горению газовых смесей в закрытых объемах, значи-
тельно меньше. В то же время динамика фронта пламени в этом слу-
чае определяется более сложным сочетанием физических процессов.
Наряду с неустойчивостью Дарье–Ландау фронт пламени подвержен
воздействию акустических волн, которые генерируются самим рас-
пространяющимся пламенем и далее неоднократно переотражаются
от стенок [7, 8]. При этом пламя распространяется в условиях возврат-
ных течений и непрерывно повышающегося давления за счет энерго-
выделения в замкнутом объеме. Совместное влияние неустойчивости
Дарье–Ландау и акустических возмущений создает достаточно слож-
ную картину эволюции фронта пламени в процессе его продвижения
по замкнутому каналу.
Численный анализ распространения пламени в закрытом канале
проведен в работах [7, 8] в двумерной постановке. При этом, как и
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2010. № 1
21
