7 / 18
Параметрическое исследование взаимодействия частиц конденсированной фазы…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017 7
в моделируемом процессе частиц трудно реализовать, и требуются
значительные вычислительные ресурсы. Применительно к рассматри-
ваемой задаче использован метод оптимизации, заключающийся
в том, что все частицы одного диаметра, находящиеся в начальный
момент времени в одной ячейке (или сопряженных ячейках), объеди-
няются в кластер. Дальнейшие вычисления проводятся для кластера
целиком и основаны на допущении, что траектория и скорость горения
всех частиц в кластере совпадают.
Моделирование выполнено для прямоточной КС, близкой по сво-
ей конфигурации к экспериментальной установке, описанной в рабо-
те [10]. Схема расчетной области показана на рис. 1. Относительное
удлинение проточного тракта КС составляет
max
/
15,
x d
где
max
x
—
максимальная длина проточного тракта,
d
— его диаметр.
Рис. 1.
Схема расчетной области:
1
— входное сечение;
2
— стенка;
3
— выходное сечение;
4
— расчетная область;
5
— ось;
6
— подача частиц
В работе использованы следующие граничные условия: на входе
в расчетную область заданы температура торможения
*
T
и полное
давление
*
;
p
на выходе из расчетной области выполняется условие
нераспространения малых возмущений против потока. Стенки счи-
таются адиабатными, проскальзывание на них отсутствует. На стен-
ках и выходе из расчетной области задано условие поглощения ча-
стиц (удар считается абсолютно неупругим). На оси симметрии для
частиц задано условие отражения.
Решение системы уравнений выполнено с помощью структури-
рованной блочной расчетной сетки с общим количеством элементар-
ных ячеек около 200 тыс.
Анализ результатов моделирования.
В ходе проведенного пара-
метрического исследования рабочего процесса в прямоточной КС при
различных вариантах ввода частиц МПЭК проанализировано влияние
на эффективность процесса горения коэффициента избытка воздуха и
констант в законе горения частиц МПЭК. Расчеты проведены при
*
1500 K
T
на входе в расчетную область и
*
1,1
P
МПа. Геометри-
ческая конфигурация проточного тракта обеспечивает среднее значе-
ние числа Маха в области горения частиц
~0, 3
M
. Подача частиц
осуществляется либо со стенки (под углом
, см. рис. 1), либо по оси