Реєстраційний номер
0216U006761,
0111U001441
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Математичне моделювання турбулентних нерівноважних хімічно реагуючих течій газових та двофазних сумішей в струменях та в задачах внутрішньої газової динаміки
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Тимошенко Валерій Іванович,
Дата реєстрації
18-05-2016
Організація виконавець
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Опис етапу
Об'єкт дослідження: турбулентні нерівноважні хімічно-реагуючі течії газових і двофазних сумішей в задачах внутрішньої газової динаміки і струменях. Мета дослідження: розробка математичних моделей на основі повних і спрощених рівнянь Нав'є-Стокса і програмно-математичного забезпечення для чисельного моделювання турбулентних нерівноважних хімічно-реагуючих течій газових і двофазних сумішей в задачах внутрішньої газової динаміки і струменях. Метод дослідження: розрахунковий. Отримані результати: сформульовано математичні моделі, розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення для розрахунку нерівноважних течій газових і двофазних (газодисперсних) сумішей в каналах, струменях і реакційних об'ємах з урахуванням турбулентного змішування і горіння, що дозволяє проводити чисельні дослідження широкого класу течій. Розроблено програмне забезпечення "Flow-Chemistry" для розрахунку двовимірних турбулентних нерівноважних хімічно-реагуючих течій газових і двофазних сумішей методом встановлення з використанням повних рівнянь Нав'є-Стокса. Створено робочі програми для чисельного моделювання течій газодисперсних сумішей при наявності міжфазної фізико-хімічної взаємодії. Для дослідження стаціонарних двовимірних газових і газодисперсних течій в струменях і протяжних каналах із змінною геометрією використані маршові методи, що базуються на раціональних алгоритмах оперативного вирішення параболізованних рівнянь Нав'є-Стокса. Чисельне моделювання течій з областями відриву потоку, із зворотно-циркуляційними зонами, течій у каналах змінної форми з урахуванням протитиску, в каналах і реакційних об'ємах з уступами на стінках і внутрішніми захаращеннями у вигляді сходинок виконано методом встановлення за часом при вирішенні повних нестаціонарних двовимірних рівнянь Нав'є Стокса. Верифікацію розробленого програмного забезпечення виконано з використанням наявних у літературі експериментальних і розрахункових даних для турбулентних нерівноважних течій газових сумішей в каналах і струменях. Використання раціональних алгоритмів розрахунку, вибір адекватних моделей турбулентності і кінетичної моделі горіння вуглеводневого палива дозволили визначити основні термогазодинамічних параметри хімічно-нерівноважної течії при припустимих для практичних потреб витратах обчислювальних ресурсів. Виявлено характерні особливості турбулентної нерівноважної течії в каналі, що дозволяють інтенсифікувати процес згоряння палива шляхом вибору раціональних початкових параметрів для випадків дозвукових і надзвукових течій. Показано вплив згоряння продуктів спалювання на термогазодинамічні параметри надзвукового струменя ракетної двигунної установки в рамках рівноважної і нерівноважної моделей горіння. Виявлено особливості впливу параметрів введення пиловидного вугілля в потік високотемпературного повітря на особливості горіння. Виконано розрахункове обгрунтування ефективності краплинного введення води на зниження температури неізобаричного надзвукового струменя продуктів згоряння ракетного двигуна з урахуванням догорання водню. Результати проведених досліджень дозволяють сформулювати рекомендації щодо вибору раціональних параметрів нерівноважних струменевих турбулентних течій з метою підвищення ефективності спалювання вуглеводневих палив і зменшення шкідливих викидів. Галузь застосування: авіаційна та ракетно-космічна техніка, енергетика, двигунобудування, хімічна та металургійна промисловість.
Опис продукції
Математичні моделі, раціональні алгоритми та програмно-методичне забезпечення призначено для розрахунку двовимірних нерівновагих хімічно-реагуючих турбулентних течій газових та двофазних сумішей в каналах та струменях з використанням повних та параболізованних рівнянь Нав'є-Стокса, диференційних моделей турбулентності, спрощених детальних та глобальних кінетичних моделей горіння вуглеводневого палива. Результати досліджень, які відображують характерні закономірності змішування, запалювання і горіння палива в супутньому потоці як при дозвуковому, так і при надзвуковому горінні та дозволяють інтенсифікувати процес згоряння палива.
Автори роботи
Білоцерковець Ігор Семенович
Галинський Валерій Павлович
Дешко Ганна Євгенівна
Книшенко Юрій Вікторович
Тимошенко Валерій Іванович
Щербаков В.І.
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
