Чепрасов С.А. «Моделирование термо-акустических эффектов в камерах сгорания» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 161-162 (2018)

Излучение звука в результате пульсаций тепловыделения – известное явление. Например, когда порыв ветра попадает на костёр, что приводит к интенсификации горения и появлению заметного звука. Проблема снижения шума горения встречается во многих отраслях – шум промышленных и бытовых горелок, камер сгорания газотурбинных установок и перспективных газотурбинных двигателей и мн. др. Кроме того, в камерах сгорания при определенных параметрах возникает согласованная связь между тепловыми и акустическими пульсациями, что приводит к значительной интенсификации теплообмена и мощным пульсациям давления. Это неблагоприятное явление может приводить к повреждениям и разрушению камер сгорания. Это явление гак же называют неустойчивостью горения, виброгорением, термоакустическими колебания. Около десяти лет назад начали активно развиваться «прямые» методы расчета турбулентного горения, основанные на решении трехмерных нестационарных уравнений газовой динамики для вязкого теплопроводного газа совместно с кинетикой горения. При этом турбулентный перенос моделируется методом крупных вихрей (LES). а процесс горения описывается с использованием глобальных кинетических механизмов, содержащих 2–3 реакции. Одна из основных трудностей применения этой методологии заключается в моделировании локального взаимодействия турбулентности и горения, и разрешении структуры фронта пламени при умеренных вычислительных затратах. Возможности и ограничения этой методологии пока ясны нс полностью, а сама методика находится в стадии становления, и требуется дальнейшее сё развитие. В данной работе предлагается модель турбулентного горения для описания термоакустических эффектов в камерах сгорания, работающих на углеводородных топливах. Модель основана на методе крупных вихрей совместно с глобальным механизмом горения метана. Проведены расчеты для двух гомогенных камер сгорания. Одна из них имеет квадратное сечение и уступ для стабилизации горения, другая – цилиндрическая камера сгорания с осесимметричным стабилизатором. Анализ результатов моделирования горения за уступом показал, что в расчете удалось получить удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных данных по профилю средней температуры и пульсациям температуры в различных сечениях.

Куроедов А.А., Борисов Д.М., Семёнов П.А. «Определение акустической проводимости зоны горения безметальных и металлизированных энергетических конденсированных систем» Труды Московского авиационного института, № 98, http://trudymai.ru/published.php?ID=90088 (2018)

Представлена конструкция импульсной Т-камеры для определения акустической проводимости зоны горения энергетических конденсированных систем. В качестве устройств генерации возмущений давления используются вспомогательные камеры с разрывными мембранами. Конструкция установки позволяет варьировать частоту реализуемых возмущений и рабочее давление в Т-камере. Представлены результаты измерений для низкотемпературных безметальных и высокотемпературных металлизированных составов. Проводится сравнение акустической проводимости и функции отклика зоны горения по давлению исследуемых составов с аналогами.

Жуков В.Т., Новикова Н.Д., Феодоритова О.Б. «О методологии численного моделирования процессов горения в высокоскоростной камере сгорания на основе OpenFOAM» Математическое моделирование, 30, № 8, с. 3-50 (2018)

Приводится методология численного моделирования течений в высокоскоростной камере сгорания, основанная на решении системы уравнений Навье–Стокса реагирующей многокомпонентной среды. Исследована динамика процессов горения в зависимости от коэффициента избытка окислителя и отработана технология численных расчетов на многопроцессорном суперкомпьютере К-100 с использованием пакета OpenFOAM.

Глазунов А.А., Еремин И.В., Жильцов К.Н., Костюшин К.В., Тырышкин И.М., Шувариков В.А. «Численное исследование определения величин пульсаций давления и собственных акустических частот в камерах сгорания с наполнителем сложной формы» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 3, с. 59-72 (2018)

Проведено численное моделирование возникновения неустойчивости течения и автоколебаний давления для камер сгорания с наполнителем сложной формы. Расчет течения продуктов сгорания в газодинамическом тракте проводился в рамках однофазной модели на основе решения уравнений Навье–Стокса для сжимаемой среды. Показано влияние модели турбулентности κ-s и модели крупномасштабных вихрей (LES) на характеристики пульсаций давления. Предложен подход для определения положения первых мод колебаний давления в камерах сгорания сложной геометрии.

Рычков В.Н., Топчиян М.Е., Мещеряков А.А., Пинаков В.И. «Использование высоких давлений для решения задач гиперзвуковой аэродинамики» Прикладная механика и техническая физика, № 5, с. 103-114 (2000)

Дано физическое обоснование использования высоких давлений в гиперзвуковом аэродинамическом эксперименте. Приведены результаты расчетов чисел Маха и Рейнольдса, достижимых на линии конденсации газа, в зависимости от температуры и давления в форкамере. Рассмотрены и описаны подходы к решению проблем проектирования установок сверхвысокого давления, реализующих истечение с давлениями до 20 тыс. атм, таких как остановка поршня первой ступени в точке максимального давления, подавление силы реакции, обеспечение уплотнения движущегося поршня, снижение сил трения в уплотнениях. Рассматриваемые принципы применены в реально действующей установке.

Баландина А.Н., Бурнашов В.А., Воронин А.В., Калинкин С.Ю., Михайлов А.Л., Подурец А.М., Симаков В.Г., Терешкина И.А., Ткаченко М.И., Трунин И.Р., Шестаков Е.Е. «Микроструктура висмута после ударно-волнового нагружения с предварительным нагревом и регистрация плавления при давлениях 1.6–2.4 ГПа» Физика горения и взрыва, 54, № 4, с. 27-34 (2018)

Проведено исследование структуры образцов висмута после ударно-волнового нагружения при давлениях 0.7–2.4 и 22–32 ГПа. Образцы перед нагружением были либо комнатной температуры, либо нагретыми до 230–240°С. В условиях нагружения давлением 1.5–2 ГПа при начальной температуре 233–240°С в висмуте наблюдалось изменение структуры, свидетельствующее о плавлении образца в ударной волне. Время ударно-волнового воздействия составляло ≈0.7 мкс.