Труды 4-й РНКТ (2006). Том 3. Свободная конвекция. Тепломассообмен при химических превращениях

Бояршинов Б.Ф., Волчков Э.П., Титков В.И., Федоров С.Ю.
Пограничный слой с горением в сложных условиях

Институт теплофизики СО РАН им. С.С. Кутателадзе, Новосибирск, Россия

Аннотация

Цель работы – исследование влияния газодинамических возмущений различного масштаба на процессы переноса в химически реагирующем пограничном слое. Опыты проведены при испарении этанола в воздушный поток со скоростью до 70 м/с при уровне турбулентности до 18 % и его горении за препятствием высотой h<15мм, параметр ускорения К<19.10-6. Измерялась скорость выгорания, продольная компонента скорости, температура и их пульсации, а также распределение радикалов ОН. Установлено, что в турбулизованном пограничном слое за препятствием образуется последовательность областей с повышенным уровнем пульсаций скорости, концентрации ОН и пульсаций температуры, областей с повышенной скоростью выгорания. Определён диапазон изменения скорости выгорания. Показано, что интенсивность массообмена изменяется от уровня характерного для ламинарного пограничного слоя до значений, свойственных потокам с отрывом.

Заключение

Получены количественные данные о влиянии внешних газодинамических возмущений на распределение параметров в пограничном слое, о влиянии турбулизации и ускорения на массоперенос в реагирующем пограничном слое. Показано, что при вынужденной конвекции интенсивность массообмена изменяется от значений, которые характерны для ламинарного пограничного слоя до уровня, который соответствует области отрыва. В турбулентном пограничном слое, как и в ламинарном пламени, положение максимумов гидроксила смещено относительно положения максимума температуры. В пограничном слое за преградой обнаружены стационарные неоднородности в распределении пульсаций скорости, температуры и средней концентрации гидроксила. Они свидетельствуют в пользу существования за препятствием продольных и поперечных крупномасштабных структур. Поперечные структуры по своим свойствам близки к областям присоединения и вызывают местное увеличение интенсивности тепломассообмена. С продольными структурами связана ламинаризация процессов переноса, когда St~Re–0.5. Таким образом, полученные данные показывают, что причина расслоения, при котором отмечается образование уровней интенсивности тепломассообмена и переходов между ними, связана с наличием в пограничном слое крупномасштабных структур. Результат воздействия структур – это повторяющаяся ламинаризация тепломассообмена. Эти выводы согласуются с данными [11] о возможном проявлении механизмов молекулярного переноса в развитом турбулентном течении при наличии в нём крупномасштабного движения.

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Быков В.И., Цыбенова С.Б. Моделирование термокинетических осцилляторов