Эта публикация цитируется в
8 статьях
Моделирование воспламенения и горения спутной водородной струи в сверхзвуковом потоке воздуха
О. С. Ванькова,
Н. Н. Фёдорова Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
Аннотация:
Представлены результаты численного исследования смешения, воспламенения и горения струи холодного водорода, распространяющейся вдоль нижней стенки канала параллельно сверхзвуковому
$(\mathrm{M} = 2)$ потоку инертной газовой смеси / влажного горячего воздуха. Расчеты проведены с использованием коммерческого пакета ANSYS CFD Fluent на основе решения нестационарных осредненных по Фавру уравнений Навье–Стокса, дополненных
$k{-}\omega$ SST моделью турбулентности и несколькими кинетическими схемами горения водорода. Рассмотрены две брутто-схемы и три детальные кинетики, включающие в себя
$16$,
$38$ и
$37$ прямых и обратных реакций. Целью работы является выбор методики расчета и кинетического механизма, обеспечивающих хорошее совпадение с экспериментальными данными по сверхзвуковому горению спутной струи водорода. Показано, что в случае нереагирующего течения расчетный алгоритм позволяет достаточно точно предсказать параметры смешения струи водорода и внешнего потока. В случае реагирующего течения существенное влияние на характеристики течения оказывают крупные вихревые структуры, развивающиеся на границе слоя горения с внешним течением. Учет нестационарности в комбинации с детальной кинетической схемой, содержащей
$37$ реакций, позволяет получить хорошее совпадение средних характеристик течения с экспериментальными данными о распределении давления, температуры, числа Маха и концентраций компонентов на выходе из камеры сгорания.
Ключевые слова:
сверхзвуковая камера сгорания, смешение воздуха с водородом.
УДК:
536.468
Поступила в редакцию: 29.06.2020
Исправленный вариант: 10.07.2020
Принята в печать: 22.07.2020
DOI:
10.15372/FGV20210402
Полный текст:
PDF файл (392 kB)