Теория турбулентного горения

Первые теории турбулентного горения, разработанные Дамкелером и К- И. Щел-киным, были основаны на простейшей модели искривленного ламинарного пламени. Рассматривая случай поверхности, искривленной в виде ряда конусов с осями, направленными по нормали к средней поверхности фронта, К. И. Щелкин получил следующую формулу [c.136]

В книге подробно излагаются методы расчета скорости распространения ламинарного пламени, современное состояние теории турбулентного горения, теория газовой детонации, теория горения отдельных частиц и потока распыленного топлива, теория воспламенения, теория горения твердого ракетного топлива, горение в пограничном слое и другие вопросы. [c.13]

Теория турбулентного горения еще далека от своего завершения. Однако уже наметились возможные пути ее дальнейшего развития. [c.138]

Видимо, всегда можно подобрать такие условия, при которых будет осуществляться та или иная модель горения. Задача теории заключается в количественном определении этих условий и в расчете характеристик горения скорости распространения, ширины зоны реакции, пределов воспламенения и т. д. В практически интересных случаях (камеры сгорания, топки и т. д.) в пламени одновременно могут наблюдаться признаки различных моделей. В теории турбулентного горения большую роль играют молекулярно-турбулентная диффузия и смешение. [c.138]

Перспективы дальнейшего развитя теории турбулентного горения однородной смеси. ............................... [c.4]

Теории турбулентного горения [c.240]

ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ [c.241]

ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ 243 [c.243]

А. С. Соколик. Об экспериментальной основе теории турбулентного горения.— Сб. Горение в турбулентном потоке . Изд-во АН СССР, 1959. [c.51]

ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ 245 [c.245]

ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОГО ГОРЕНИЯ 247 [c.247]

Теории Турбулентного горений 249 [c.249]

Как отмечается многими авторами, главное затруднение теории турбулентного горения — это правильный учет влияния турбулентности на смешение до молекулярного состояния. Данная проблема далека от своего решения и в теориях турбулентного смешения без реакций (теории струй и т. п.). Каков же механизм влияния турбулентности на процессы молекулярного переноса Хаотическое движение среды, каким является турбулентность, при отсутствии процессов молекулярного переноса приводит к искривлению изотерм или поверхностей постоянной концентрации. Это искривление изотерм прогрессивно увеличивается с течением времени однако из-за неразрывности среды первоначально связанные поверхности остаются связанными, они могут только растягиваться, искривляться, сморщиваться и т. п. При горении возмож- [c.9]

На основе изложенного выше модель конвективного горения можно представить следующей упрощенной схемой. Передний фронт газообразных продуктов горения, так же как и движущийся с меньшей скоростью фронт воспламенения, являются неровными и сильно искривленными. Зона горения имеет значительную протяженность и содержит большое количество объемов ВВ, размер которых уменьшается как в результате горения с поверхности, так и разрушения отдельных пористых кусочков ВВ избыточным давлением в порах. Развитая поверхность горения позволяет понять существование высоких скоростей распространения. Наличие газового потока, обдувающего частицы ВВ, приводит вследствие эрозии к увеличению скорости их горения, что в сочетании с высоким давлением способствует интенсивному сгоранию взвеси. Рассмотренная модель близка к модели крупномасштабного турбулентного горения газовых систем. Поэтому при разработке теории конвективного горения целесообразно использовать подходы, которые сложились в теории турбулентного горения. [c.137]

В исследованиях турбулентного горения наблюдается заметный разрыв между фундаментальными и прикладными разработками, что сдерживает развитие техники, поскольку устройства для сжигания топлива достигли высокого совершенства и дальнейшее увеличение их эффективности невозможно без тщательного анализа гидродинамических особенностей камер сгорания, в частности характеристик турбулентности. Между тем в последнее время теория турбулентности значительно продвинулась вперед. Разумеется, удовлетворительное количественное описание всех турбулентных течений с единых позиций в настоящее время невозможно. Однако достигнуто качественное понимание многих особенностей турбулентности, а накопленный экспериментальный материал и соображения размерности позволяют достаточно точно оценивать характеристики турбулентности в широком классе течений. С другой стороны, сейчас ясны и многие особенности горения газов в ламинарном потоке. Поэтому возникают предпосылки создания теории турбулентного горения. [c.5]

Таким образом, значительные трудности возникают как при использовании статистических методов, так и при попытках выяснить детальную картину течения. По-видимому, лишь сочетание обоих подходов, статистического и детерминированного, позволит решить проблему описания турбулентности. Такое сочетание, как сейчас станет ясно, важно и в теории турбулентного горения. [c.14]

Понятно, что решение этой задачи очень тесно связано с исследованием статистических характеристик мелкомасштабной части спектра турбулентности. Отсюда видно, что диссипация энергии и скалярная диссипация играют фундаментальную роль не только в теории турбулентности (Колмогоров [1941], Обухов [1941, 1949]), но и в теории турбулентного горения. [c.15]

Рассмотрим вторую проблему. Ее решение должно основываться на анализе распределений вероятностей различных гидродинамических параметров. Действительно, из геометрических соображений понятно, что плотность вероятностей температуры (или концентрации) может быть связана с объемом, заключенным между двумя близкими изотермами, в частности, и между теми, где происходит основное превращение вещества. Последний объем пропорционален поверхности, вблизи которой локализованы химические реакции. Это обстоятельство обуславливает особую роль плотностей вероятностей в теории турбулентного горения. Формально она проявляется в том, что при решении уравнений, описывающих поведение реагирующего газа, приходится осреднять скорости химических реакций, нелинейно зависящие от температуры и концентрации. [c.15]

Соотношения (2.3) и (2.5), как и все точные уравнения для статистических характеристик в теории турбулентности, незамкнуты. В них, помимо корреляции < р ii ip ), которая (при принятом предположении относительно вида скорости химической реакции W) точно выражается через плотность вероятностей Р(с) (это обстоятельство и составляет главное преимущество использования плотностей вероятностей в теории турбулентного горения), входят корреляции < ри р > и < pN

, не выражающиеся через искомую плотность вероятностей. [c.57]

Перспективы дальнейшего развития теории турбулентного горения однородной смеси [c.255]

Различие между двумя указанными выше схемами турбулентного горения заключается в том, что в первой схеме превалирует процесс распространения пламени, а во второй — процесс самовоспламенения. Ни та, ни другая модель в полной мере пе объясняют всех особенностей турбулентного горения. При построении теории турбулентного горения необходимо совместное рассмотрение как распространения пламени, так и объемных реакций, протекающих в тех зонах, где турбулентное смешение опережает распространение пламени. А. Н. Воинов [9] указывает, что возможность объемного горения сильно возрастает с повышением давления и что роль объемных реакций, завершающихся самовоспламенением, должна сильно проявляться в форсированных камерах сгорания при высоких давлениях. Возникновение очагов самовоспламенения в процессе горения является одной из вероятных причин появления элементарных ударных волн, вызывающих нарушение нормального развития процесса горения в двигателях внутреннего сгорания. [c.159]

Модель турбулентного горения, как пульсирующего воспламенения, хотя и находится в количественном согласии с известными данными наблюдений над турбулентными пламенами, в настоящем виде представляет лишь первое приближение к теории турбулентного горения. Ее разработка потребует установления количественных соотношений между скоростью турбулентного горенпя и основными характеристиками как турбулентной диффузии, так и развития химической реакции в своеобразных [c.153]

Особый интерес представляет анализ полученных результатов с точки зрения разных теорий турбулентного горения. Согласно [25], анализ должен быть проведен применительно к данному конкретному типу горения. Из рис. 1, 1 видно, что полнота сгорания не остается неизменной нри изменении скорости воздушного потока и прочих неизменных параметрах работы камеры, что применительно к данному случаю опровергает предположение [c.307]

Существование лиминарного течения возможно только при малых Ке. При Не > Кекр устойчивость течения нарушается, и движение отдельных малых объемов газа становится неупорядоченным, пульсирующим. Мгновенное значение вектора скорости в той или иной точке потока отличается от значения, осредненного по времени. Точно так же отличаются мгновенные и средние значения давления, плотности, концентрации реагирующих веществ и т. д. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания и свежей смеси и реагирование последней вследствие повышения ее температуры. В этих условиях закономерности ламинарного распространения реакции теряют свою силу. Решающими факторами становятся турбулентные пульсации и связанная с ними интенсивность перемешивания продуктов сгорания со свежей смесью. Если в теории ламинарного горения основные трудности вызваны отсутствием точных кинетических параметров, которые должны быть подставлены в систему уравнений, то в теории турбулентного горения необходимая система уравнений даже и не составлена. В настоящее время не только отсутствует возможность создания замкнутого расчета, но нет и единого понимания механизма процесса. [c.134]

Определение поверхности турбулентного пламени при горении в закрытых системах часто оказывается затруднительным, потому что при высоком уровне турбулентности видимое пламя почти целиком заполняет клинообразную область за пламедержателем. Вол [ ] принял, что поверхностью пламени является передняя граница светящейся зоны, расположенная вверх по потоку, и при вычислении величины Зт разделил полный объемный расход набегающего потока на площадь этой поверхности. Скарлок и другие [32-34] приближенно учли расходимость линий тока вверх по потоку от зоны пламени вследствие изменения плотности в зоне горения. Результаты всех этих исследований показывают, что скорости турбулентного горения в трубах значительно больше скоростей турбулентного горения в открытых системах, а также больше скоростей, предсказываемых любыми теориями турбулентного горения. Хотя предполагалось, что увеличение скорости турбулентного горения в закрытых системах может быть связано с турбулентностью, возникающей в областях с большими градиентами скорости прямые эксперименты которые будут рассмотрены [c.232]

Ниже будет дано нематематическое описание теорий турбулентного горения, поскольку все существующие теории основаны главным образом на умозрительных гипотезах и квалифицированном угадывании. Более детальное изложение различных используемых в настоящее время механических теорий, разработанных для предсказания скоростей распространения турбулентных пламен в системах с предварительным перемешиванием, можно найти в работах Вола [1 ], Скарлока и Сполдинга [ 1. [c.240]

Скорости сгорания и скорости распространения пламен — существенные характеристики процессов горения, которые необходимы для расчетов различных технических устройств. Однако состояние теории турбулентного горения не позволяет в настоящее время предсказывать величины скоростей сгорания иначе, как экстраполируя имеющиеся экспериментальные данные, В отличие от нормальной скорости распространения ламинарного пламени скорость турбулентного горения Ыт, как и скорость распространения Ытр турбулентного фронта пламени, зависит но только от химпче-ской природы смеси, но также от большого числа гидродинамических параметров, что очонь затрудняет получение адекватных экспериментальных данных, т. е. данных, которые могут быть использованы в условиях, существенно отличных от условий эксперимента. Иллюстрацией этого может служить рис. 1, на котором приведены данные работы [1], обработанные К. И. Власовым. Для кан дой кривой параметры турбулентности постоянны, тем не менее для одинаковых значения и р существенно неодинаковы, поэтому для описания недостаточно знать Ыа и параметры турбулентности, и в работе [2] предлагалось использовать кроме Мн температуру воспламенения. [c.7]

Экспериментальные данные, полученные при мягком инициировании, отвечают гораздо более слабойзависимости скорости турбулентного горения от давления для незагущенной смеси ТНМ с бензолом и смеси с 1% ПММА скорость растет как р , т. е. отвечает теории турбулентного горения жидких систем, рассмотренной в 41. Надо полагать, что возникновение первого из рас- [c.252]

ТОЙЧИВОЙ, на ней возникают волны, образуются капли и струи, которые уносятся потоком продуктов сгорания. Обнажающиеся свежие участки пластины пороха воспламеняются и горение распространяется в глубину щели. Описанная картина напоминает турбулентное горение жидких ВВ с той разницей, что источником энергии в данном случае служит горение обнаженцой части боковой поверхности щели. Теория турбулентного горения щелевого заряда пороха, заполненного жидкостью, построена [219] аналогично теории турбулентного горения жидких ВВ. [c.274]

Предлагаемая монография ставит своей целью изложить с единой точки зрения основы этой теории, сформулированные к настоящему времени. Выбор круга проблем, на которых иллюстрируются основные понятия, идеи и методы теории, в значительной мере продиктован собственными исследованиями авторов. Уже самые начальные этапы этих исследований показали, что создание теории турбулентного горения невозможно без развития собственно теории турбулентности и, в частности, тех ее разделов, которые были менее всего изучены (перемежаемость, распределения вероятностей различных гидродинамических параметров). Как это часто случается, исследование указанных вопросов приобрело самостоятельное значение, и хочется надеяться, что полученные результаты повлияют на развитие теории турбулентности. Высказанные соображения определили название книги и отбор материала. Несмотря на определенную уязвимость и тенденщ10зность, такой подход, по-видимому, наилучшим образом позволяет выполнить поставленную задачу. Теория турбулентного горения находится в стадии становления. Авторы сознают, что предлагаемая моно- [c.5]

Развитие теории турбулентности и турбулентного горения, как и развитие любой физической теории, невозможно без тесной и непрерывной связи с экспериментом. Поэтому большое вйимание уделяется подбору и анализу экспериментальных данных, иллюстрирующих принятые гипотезы и сделанные выводы. Развитые в монографии методы могут быть использованы в научных и прикладных задачах, связанных с исследованием влияния турбулентности на протекание химических реакций (например, в химической технологии, в газодинамических лазерах и т.д.). Авторы надеются, что данная монография будет способствовать дальнейшему взаимному проникновению и обогащению методов теории турбулентности и теории турбулентного горения и стимулировать новые исследования на стыке этих двух теорий. [c.6]

Для создания теории турбулентного горения необходимо соединить в единое целбе методы и представления, сложившиеся в двух существенно различающихся областях науки - - теории турбулентности и кинетике химических реакций. Чтобы решить эту задачу, прежде всего необходимо установить, какие характеристики турбулентности представляют главный интерес для теории горения. Ответ дается теорией ламинарного горения, которая исходит из того, что толщина зоны осуществления процессов химического превращения много меньше характерного размера задачи. Например, при ламинарном горении однородной стехиометрической про-пано-воздушной смеси в нормальных условиях толщина зоны реакции меньше 0,5 мм. Кроме того, при горении происходит сильное изменение температуры, а скорости химических реакций сильно зависят от температуры. Это обстоятельство также приводит к тому, что химические реакции локализуются в узких зонах. [c.8]

В данной главе обсуждаются основные представления о турбулентном движении при больших числах Рейнольдса, необходимые для анализа структуры турбулентных потоков и закономерностей протекания в них химических реакций. Масштабы длины и скорости, определяющие число Рейнольдса Яе, соответствуют крупномасштабным флуктуациям в потоке, т.е. Яе = qL V где д - среднеквадратическое значение пульсационной скорости, L — интегральный масштаб турбулентности, V - кинематическая молекулярная вязкость. В главе рассматривается перемежаемость и качественный вид плотностей распределений вероятностей в турбулентных потоках. Как указывалось во введении, эти характеристики имеют первостепенное значение для теории турбулентного горения и собственно теории турбулентности. В настоящее время благодаря обширным экспериментальным исследованиям стало ясно, что качественный вид плотностей распределений вероятностей существенно определяется перемежаемостью и локальной структурой турбулентности, вследствие чего эти вопросы невозможно рассматривать изолированно друг от друга. [c.17]

Теория турбулентного горения однородной смеси заимствует основные понятия и представления из теории распространения плоского (нормального) фронта пламени по неподвижной смеси горючего и окислителя. Поэтому, прежде чем изложить главные проблемы, возникающие при исследовании турбулентного горения, полезно остановиться на том, как решается задача о распространении нормальною пламени (Зельдович и Франк-Каменецкий [ 1938а, б]). [c.215]

К теории турбулентного горения однородной горючей смеси газов при больших числах Рейнольдса. - Физика горения и взрьша, т. 15, № 3, с. 23-32. [c.272]

В теории турбулентного горения [Щелкин, 1943 Damkholer, 1940] различаются случаи крупномасштабной (Z > o) и мелкомасштабной (I O) турбулентности (I — масштаб турбулентности O — толщина ламинарного пламени). Прп I > б считается, что турбулентность увеличивает эффективную скорость горения посредством искривления и, следовательно, увеличения поверхности ламинарного фронта пламени, распространяющегося по-преж-пему с нормальной локальной скоростью. При I O считается, что турбулентность ускоряет распространение ламинарного пламени за счет усплеппя процессов переноса внутри фронта. [c.168]

Описанная концепция пзвостпа под названием ламинарной или фронтальной модели зоны турбулентного горения. С другой стороны, экспериментальное исследование горения при очень высокой интенсивности турбулентности привело к появлению объемных теорий турбулентного горения [Горение.. ., 1959 Щетин-ков, 1956 Summer field u. а., 1955], согласно которым в результате интенсивного турбулентного перемешивания химические реакции не сосредоточены в ламинарных фронтах, а распределены по всему объему зоны турбулентного горения. [c.168]

Приведенные эксперимсчгтальпые результаты указывают, как нам кажется, на справедливость изло кенпой выше теории турбулентного горения и образования турбулентности в пламепи. Для окончательной экспериментальной проверки необходимо провести прямое измерение интенсивности турбулентпостн в турбулентном пламеии или непосредственно за ним. [c.294]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология