Метод и алгоритм расчета изобарических и неизобарических трехмерных турбулентных струй реагирующих газов

В данной работе приводятся метод и алгоритм расчета, а также численные результаты исследования химически реагирующих турбулентных струй на основе трехмерных параболизованных систем уравнений Навье–Стокса для многокомпонентных газовых смесей. При решении с постоянным давлением для расчета дисбаланса массы используются уравнения неразрывности, а с переменными давлениями — три уравнения движения и неразрывности. Численно исследовано диффузионное горение смеси пропано-бутана, вытекающее из сопла квадратной формы в затопленном потоке окислителя воздуха. Переменность давления заметно влияет на профили скорости (температуры) в начальных участках струи, а при удалении от среза сопла влияние давления можно считать незаметным, но длина факела длиннее, чем при постоянном давлении, но на форму факела существенно не влияет. Численно получено седлообразное поведение продольной скорости в направлении большой оси при больших начальных значениях кинетической энергии турбулентности основной струи. Приведенный метод позволяет исследование нереагирующих и реагирующих турбулентных струй, вытекающих из прямоугольного сопла.

1. Оран Э., Борис Дж. Численное моделирование реагирующих потоков: Пер. с англ., под ред. В.Л. Зимонта, П.И. Чушкина (Мир, М., 1990).

2. Лапин Ю.В., Стрелец М.Х. Внутренние течения газовых смесей (Наука, М., 1989).

3. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение (Наука, М., 1986).

4. Хужаев И.К., Хамдамов М.М. Численные алгоритмы расчета турбулентных струйных течений реагирующих газов (Дурдона, Бухара, 2022).

5. Фернхольца Х., Краузе Е. Трехмерные турбулентные пограничные слои: Пер. с англ. (Мир, М., 1985).

6. Палатник И.Б., Темирабаев Д.Ж. О распространении свободных турбулентных струй, вытекающих из насадки прямоугольной формы, Пробл. теплоэнерг. и прикл. теплофиз. Изд-во КазССР 1, 18–22 (1964).

7. Исатаев С.И., Толеуов Г., Исатаев М.С. Исследование средних характеристик трехмерных турбулентных струй, Вестн. КазНУ. Сер. физ. 2 (41), 54–60 (2012).

8. Ларюшкин М.А. Некоторые закономерности влияния начального уровня турбулентности на развитие прямоугольной струи, Тр. Московск. энергетическ. ин-та (524), 26–36 (1981).

9. Nikjooy M., Karki K.C., Mongia H.C. Calculation of turbulent three-dimensional jet-induced flow in rectangular epclosure, AIAA pap-19990, n 0684-pb-10 1 (44) (1991).

10. Кузов К. Аэродинамика струй, истекающих из прямоугольных сопел, Пром. теплотехн. 12 (4), 38–44 (1990).

11. Sforza P.M., Trentacoste N. Further experimental results for three-dimensional free jets, AIAA J. 5 (5), 885–890 (1967).

12. Головачев Ю.П., Жмакин А.И., Шмидт А.А. Численное решение некоторых задач физической газовой динамики, Пробл. механ. жидкости и газа, Изд-во СПбГТУ, СПб, 153–179 (2000).

13. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: в 2-х т. Т.1 (Мир, М., 1990).

14. Ходжиев С., Йулдошев Ш.С., Ширинов З.З. Численное исследование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов на основе алгебраической модели, в сб. : Современные проблемы прикладной математики и информационной технологии: тезисы международной научно-практической конференции, 140–142 (Бухара, 2021).

15. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: в 2-х т. Т.1 (Мир, М., 1990).

16. Ходжиев С. Метод расчета неизобарических трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, вытекающих из сопла прямоугольной формы, в сб. : Актуальные проблемы распространения волн в жидких многофазных смесях и различных средах, 408–409 (Фан, Ташкент, 1999).

17. Patankar S.V., Spalding D.B. A calculation procedure for heat, mass and momentum transfer in threedimensional parabolic flows, Intern. J. Heat and Mass Transf. 15 (10), 1787–1806 (1972).

18. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости (Энергоатомиздат, М., 1984).

19. Мак-Гирк Дж.Дж., Роди В. Расчет трехмерных турбулентных свободных струй, в сб. : Турбулентные сдвиговые течения Т.1, 72–88 (Машиностроение, М., 1982).

20. Сфорца П.М., Стейгер В., Трентакосте Н. Исследование трехмерных вязких струй, Ракетн. техн. и космонавтика (5), 42–50 (1966).

21. Вулис Л.А., Ярин Л.П. Аэродинамика факела (Энергия, Л., 1978).

22. Агулыков А., Джаугаштин К.Е., Ярин Л.П. Исследование структуры трехмерных турбулентных струй, Изв. АН СССР. МЖГ (6), 13–21 (1975).

23. Двойнишников В.П., Ларюшкин Н.А., Князьков В.П. Влияния начальных условий на развитие турбулентности струи, Энергетика и транспорт (4), 167–170 (1981).