Численное моделирование горения аэровзвеси частиц алюминия с использованием функции плотности распределения вероятности и двух пространственных координат

Рассмотрена нестационарная двумерная модель с использованием функции плотности распределения вероятности температуры и радиуса частиц для исследования двухфазных реагирующих потоков на основе полидисперсной аэровзвеси частиц алюминия. В численном методе расчетов использованы шести- и восьмидиагональные матрицы, применительно к которым адаптирован метод Гаусса. Описанная модификация позволила ускорить вычисления на несколько порядков. Получены распределения состояния частиц в зонах максимального тепловыделения и выгорания алюминия при ламинарном режиме течения аэровзвеси. Выявлены особенности пространственной структуры течения, характеризуемой образованием зон обратных токов, заполненных горящими частицами алюминия

Литература

[1] Исследование реакции окисления активированного алюминия водой — метод получения водорода / А.В. Пармузина, О.В. Кравченко, Е.И. Школьников и др. // Изв. РАН. Сер. Химия. 2009. № 3. С. 483--488.

[2] Ягодников Д.А., ред. Актуальные проблемы ракетного двигателестроения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 295 с.

[3] Милёхин Ю.М., Ключников А.Н., Бурский Г.В. Энергетика ракетных двигателей на твердом топливе. М.: Наука, 2013. 207 с.

[4] Davis A. Solid propellants: the combustion of particles of metal ingredients // Combust. Flame. 1963. Vol. 7. No. 4. Р. 359–367. DOI: 10.1016/0010-2180(63)90212-8

[5] Gnanaprakash K., Chakravarthy S.R., Sarathi R. Combustion mechanism of composite solid propellant sandwiches containing nano-aluminium // Combust. Flame. 2017. Vol. 182. P. 64–75. DOI: 10.1016/j.combustflame.2017.04.024

[6] Yagodnikov D.A., Gusachenko E.I. Effect of an external electric field on the disperse composition of condensed products of aluminum particle combustion in air // Combust., Explos. Shock Waves. 2002. Vol. 38. Iss. 4. P. 449–455. DOI: 10.1023/A:1016215416889

[7] Study of aluminum particle combustion in solid propellant plumes using digital in-line holography and imaging pyrometry / Chena Yi, D.R. Guildenbechera, K.N.G. Hoffmeistera, M.A. Coopera, et al. // Combust. Flame. 2017. Vol. 182. P. 225–237.

[8] Щетинин Г.А. Численное моделирование горения аэровзвеси частиц алюминия с использованием функции плотности распределения вероятности // Политехнический молодежный журнал. 2017. № 11 (16). DOI: 10.18698/2541-8009-2017-11-204

[9] Гавин А.Б., Медведев В.А., Наумов Н.А. Модель двухфазной турбулентной струи с учетом гетерогенного горения частиц // Физика горения и взрыва. 1988. Т. 24. № 3. С. 12–17.

[10] Ягодников Д.А., Воронецкий А.В. Влияние скоростной неравновесности на особенности распространения ламинарного пламени в аэродисперсной среде // Физика горения и взрыва. 1992. Т. 28. № 5. С. 38–44.

[11] Вилюнов В.Н., Ворожцов А.Б., Фещенко Ю.В. Моделирование двухфазного течения смеси газа с горящими частицами металла в полузамкнутом канале // Физика горения и взрыва. 1989. Т. 25. № 3. С. 39–43.

[12] Басевич В.Я., Володин В.П., Перегудов Н.И. Определение функции плотности вероятности температуры расчетом турбулентного пламени по мгновенным параметрам // Физика горения и взрыва. 1990. Т. 26. № 6. С. 22−26.

[13] Беляев Ю.В., Бриль А.П., Жданович О.Б., Ходыко Ю.В. О верификации модельных распределений вероятностей в турбулентных нагретых струях // Физика горения и взрыва. 1990. Т. 26. № 6. С. 92–97.

[14] Ягодников Д.А. Статистическая модель горения боровоздушной смеси в турбулентном потоке // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32. № 6. С. 29–46.

[15] Ягодников Д.А. Воспламенение и горение порошкообразных металлов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 432 с.