2 / 18
А.В. Воронецкий, В.И. Смоляга, К.Ю. Арефьев, А.А. Гусев, М.А. Абрамов
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017
ния будем использовать термин «продукты газификации». Отметим,
что при надлежащей работе газогенератора эффективность рабочего
процесса определяется в первую очередь коэффициентом полноты
сгорания продуктов газификации с воздушным потоком [5].
Применение ВЭК требует решения широкого спектра техниче-
ских проблем, основной из которых является организация эффектив-
ного процесса сгорания конденсированных частиц МПЭК в высоко-
энтальпийном воздушном потоке.
В энергосиловых установках высокоэнтальпийный воздушный
поток обычно ограничен непроницаемыми стенками, формирующи-
ми проточный тракт КС. С учетом массогабаритных и прочностных
ограничений проточный тракт чаще всего выполняется осесиммет-
ричным. Для достижения высоких показателей эффективности рабо-
чего процесса требуется оптимизировать конфигурацию проточного
тракта и выбрать схему смесеобразования таким образом, чтобы до-
биться максимально возможного повышения коэффициента полноты
сгорания конденсированных частиц МПЭК.
Экспериментальные исследования, проведенные к настоящему
времени, дают возможность получить эмпирические закономерности
влияния различных факторов на характеристики рабочего процесса.
Однако имеющиеся данные не позволяют детально проанализировать
особенности горения конденсированных частиц МПЭК, что необхо-
димо для разработки рекомендаций, направленных на повышение ка-
чества рабочего процесса. В настоящее время для решения этой зада-
чи все чаще используется имитационное моделирование процессов
смесеобразования и горения.
В настоящей статье для моделирования неравновесных процессов
в двухфазных высокоэнтальпийных потоках использован комбини-
рованный подход Лагранжа — Эйлера [6] с учетом процесса горения
частиц. Взаимодействие с воздухом продуктов газификации ВЭК —
сложный физико-химический процесс [7], который на данном этапе
не может быть удовлетворительно описан аналитическими моделями
химической кинетики. Это обусловлено большим количеством хими-
чески активных веществ, наличием гетерогенных и гомогенных ре-
акций. По этим причинам в рассматриваемой математической модели
для определения скорости горения частиц МПЭК применены адапти-
рованные законы, полученные на основе известных эмпирических
данных.
В последнее время широкое распространение для расчета рабо-
чих процессов в энергосиловых установках получили CAE-пакеты
(Computer-Aided Engineering). Следует отметить, что в случае ис-
пользования газообразных компонентов такие пакеты позволяют
обеспечить приемлемую для инженерных расчетов точность. Однако