Экспериментальное исследование турбулентного горения в закрученных потоках

Аннотация

Дипломная работа посвящена детальному экспериментальному исследованию особенностей турбулентного переноса, смесеобразования и горения в модели камеры сгорания газовых турбин с закруткой потока. Актуальность исследования аэродинамики потока и эффективности смешения топлива с окислителем обусловлена тем, что данные процессы главным образом определяют полноту сжигания топлива и уровень выбросов вредных веществ (NOx, CO) на выходе из камер сгорания. С научной точки зрения объект интересен тем, что на практике стабилизация горения в широком диапазоне расходов топлива и окислителя, как правило, реализована в условиях закрутки потока на входе в камеру сгорания, что приводит к распаду вихревого ядра в камере сгорания и формированию центральной зоны рециркуляции. В зоне рециркуляции концентрируются горячие продукты горения, что обеспечивает стабилизацию фронта пламени.
С одной стороны, наличие центральной зоны рециркуляции и сильная турбулизация потока вследствие распада вихревого ядра способствует интенсивному перемешиванию и быстрому сгоранию топлива. С другой стороны, в данных условиях могут возникать нежелательные эффекты, связанные с нестационарными режимами течения и горения, которые зачастую приводят к термоакустическому резонансу и разрушению камер сгорания. В частности, такие режимы работы затрудняют организацию мало-эмиссионного сжигания топлива в условиях значительного избытка окислителя. Также важно отметить, что в данных условиях закрученного течения наблюдается сильная анизотропия турбулентных пульсаций, что значительно усложняет численное моделирование даже изотермического течения в камере загорания без химического реагирования. В работе была проведена серия экспериментов по исследованию структуры потока и концентрации топлива и продуктов горения в модельной камере с закруткой потока с использованием современных панорамных оптических методов.

Дата присуждения	20 июн. 2022
Язык оригинала	русский
Учреждение	Новосибирский государственный университет
Руководитель	Владимир Михайлович Дулин (Научный руководитель)