Исследование термогазодинамики и массообмена закрученных ограниченных течений с целью оптимизации рабочего процесса противоточных вихревых горелок тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

Василюк Ольга Владимировна

□□3448368

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОГАЗОДИНАМИКИ И МАССООБМЕНА ЗАКРУЧЕННЫХ ОГРАНИЧЕННЫХ ТЕЧЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПРОТИВОТОЧНЫХ ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК

Специальность 01 04 14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

О 2 ОКТ 2008

Рыбинск-2008

003448368

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П А. Соловьева

Научный руководитель заслуженный деятель науки и техники

РФ, доктор технических наук, профессор Пиралишвили Шота Александрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Сапожников Сергей Захарович

кандидат технических наук, доцент Христофоров Игорь Леонидович Ведущая организация ОАО «НПО «Сатурн», г Рыбинск

Защита состоится 16 октября 2008 года в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д212210 03 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П А Соловьева по адресу. 152934, г Рыбинск, Ярославская область, ул. Пушкина, 53

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П А. Соловьева

Автореферат разослан Ученый секретарь диссертационного совета

сентября 2008 г

КаляеваН А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы.

Изучение закрученных течений, несмотря на многочисленные исследования в этой области, до сих пор остается актуальным Это связано в основном с трудностями в изучении таких течений, как в аналитической (нет общепризнанной физико-математической модели), так и в экспериментальной области

Закрутка потока нашла широкое применение в самых разнообразных технических устройствах теплообменных аппаратах, горелочных устройствах, вихревых трубах Ранка-Хилша, форсунках, плазмотронах Ее используют для интенсификации тепло- и массообменных процессов, улучшения смесеподго-товки, повышения интенсивности горения, стабилизации фронта пламени и многих других процессах

Основными характеристиками, которые нужно обеспечить при разработке перспективных камер сгорания, как основных, так и форсажных, являются надежный запуск, организация устойчивого горения и достижение высокой полноты сгорания Условия сжигания топлива в камерах подобны, поэтому в них однотипны и способы организации рабочего процесса т е методы и устройства для смесеобразования, стабилизации зоны горения в объеме камеры, обеспечения выгорания топлива на приемлемой длине и т д

Для обеспечения надежного запуска и работы форсажной камеры при различных режимах полета может быть использовано вихревое горелочное устройство (ВГУ), реализующее эффект Ранка-Хилша с генерацией локальных зон повышенной температуры Эффективность сжигания жидкого топлива в таком устройстве определяется интенсивностью рециркуляции течения, характеристиками распыла и испарения жидкого топлива, его взаимодействием с газовой фазой и процессами тепловыделения. Моделирование этих процессов представляет собой достаточно сложную задачу, так как для их описания необходимы эффективные численные методы расчета с адекватными моделями турбулентности

Сокращение сроков и стоимости доводки камеры напрямую зависит от адекватности физических и математических моделей, применяемых при проектировании, а также от надежности и информативности измерений и методов, используемых при испытаниях

Успешный запуск ВГУ определяется аэродинамическими процессами, происходящими в тракте, и качеством процессов смесеобразования Сложность протекающих процессов, неравномерность полей скорости, температуры, давления делает аналитическое прогнозирование несколько условным Поэтому возникает задача разработать более точные методики, позволяющие обеспечить надежную работу как самого вихревого устройства, так и запускаемой камеры сгорания

Цель диссертационной работы.

Разработать теплофизические основы расчета рабочего процесса проти-воточных вихревых горелок с анализом смесеподготовки и оптимизацией режимных и конструктивных параметров по величине температурной стратификации в локальных областях вихревой камеры

Научная новизна работы заключается в том, что

разработана математическая модель для расчета полей газодинамических параметров в закрученном потоке, позволяющая

- оценить работу ВГУ при различных режимных параметрах на входе,

- выявить их влияние на местонахождение и величину локальных зон повышенной температуры,

- оценить характерисгики процесса смесеобразования,

- улучшить характеристики распыла в закрученном потоке Достоверность и обоснованность достигается

- корректным применением основных термогазодинамических законов,

- постановкой экспериментов на оборудовании, прошедшем метрологическую аттестацию с применением апробированных методик обработки опытных данных и подтверждается

- совпадением расчетных и экспериментальных параметров течения в вихревой противоточнои трубе,

- совпадением расчетных и экспериментальных зависимостей дисперсности распыла и полей полной температуры

Практическая ценность работы.

Разработаны модели расчета процессов, происходящих при запуске ВГУ, позволяющие на этапе проектирования определиться с аэродинамической картиной течения, качеством распыла, местонахождением локальных зон повышенной температуры, зон вторичного вихреобразования Даны практические рекомендации для проведения аналогичных расчетов

Личный вклад автора заключается

- в анализе современного состояния проблемы исследования закрученных течений в различных технологических устройствах,

- в создании экспериментального стенда для исследования температурных полей в тракте ВГУ, в проведении опытов по определению дисперсности распыла, температуры самовоспламенения топливовоздушной смеси,

- в проведении расчетных и экспериментальных исследований, обработке и анализе опытных данных;

- в разработке математической модели процесса смесеобразования.

На защиту выносятся следующие основные положения

1 Математическая модель, позволяющая рассчитать газодинамические параметры по объему горелочного устройства

2 Математическая модель процесса смесеобразования в вихревой камере горелочного устройства

3 Результаты расчетных и экспериментальных исследований совместного влияния режимных и геометрических факторов на величину эффектов подогрева

Апробация работы

Основные результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях

- IV Всероссийская научно-техническая конференция «Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды», Рыбинск, 1999 г ,

- X Всероссийская научно-техническая конференция «Теплофизика технологических процессов», Рыбинск, 2000 г,

- XIII школа-семинар п/р ак Леонтьева А И «Физические основы экспериментального и теоретического моделирования процессов газодинамики и теплообмена», Санкт-Петербург, 2001 г (присужден диплом II степени),

- Всероссийская конференция «Закрутка потока для повышения эффективности теплообменников», ИВТ РАН, Москва, 2002 г ,

- Всероссийская научно-техническая конференция «Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей», Самара, 2002 г,

- XIV школа-семинар п/р ак Леонтьева А И «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», Рыбинск, 2003 г ,

- VI Всероссийская научно-техническая конференция «Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды», Рыбинск, 2004 г,

- XX юбилейный международный семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям, Санкт-Петербург, 2004 г

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из них 3 статьи в изданиях, утвержденных ВАК, 2 доклада в трудах конференций

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, включая 1 таблицу, 61 рисунок Список используемых источников включает 97 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, выполнена краткая характеристика работы, сформулированы цели и задачи исследований, отмечена научная новизна, практическая значимость полученных результатов и положения, выносимые на защиту

В первой главе диссертации представлен обзор работ по исследованию закрученных течений и применению закрутки потока в различных технологических целях для улучшения смесеобразования, интенсификации массообмена, повышении интенсивности горения, организации аэродинамической стабилизации Рассмотрен рабочий процесс ВГУ и его характеристики Аэродинамическая картина течения в камере вихревого горелочного устройства характеризуется комплексом специфических свойств, которые обеспечивают генерацию зон повышенной температуры в области, удаленной от сечения соплового ввода компонентов, эффективное смесеобразование, устойчивый розжиг в широком диапазоне коэффициента избытка воздуха При этом пристеночное течение от соплового ввода к свече зажигания организует естественным образом качественное конвективно-пленочное охлаждение корпусных элементов и свечи зажигания, а встречное течение свежей смеси периферийного вихря и продуктов сгорания в приосевом вихревом огненном шнуре приводит к эффективной подготовке топливовоздушной смеси в процессе энергомассообмена

Процесс смесеобразования неразрывно связан с аэродинамической картиной и существенно зависит от интенсивности крутки потока 5, с ростом которой возрастает степень испаренности топлива, улучшается качество распыла В сильно закрученных потоках (Я > 0,6) в приосевой области воспламенителя появляется область обратных токов, в которой существует зона пониженных скоростей, благоприятствующая возгоранию Рециркуляция приводит к появлению сдвиговых моментов, турбулизирующих поток, что интенсифицирует процесс смешения, а при работающем воспламенителе способствует энергомас-сопереносу в радиальном направлении, играющему важную роль в вопросе стабилизации пламени

Данные теоретико-экспериментальных исследований позволили разработать методику расчета вихревых горелок, цель которой - определение основных геометрических размеров и режимных параметров, обеспечивающих надежный запуск как самого вихревого устройства (горелки, воспламенителя), так и запускаемой камеры сгорания

Для обеспечения критического истечения продуктов сгорания из выходного сопла воспламенителя величина степени расширения воздуха в камере энергетического разделения будет определяться соотношением

я=Ц->й + 05, (1)

К К

где Р* - давление в запускаемой камере сгорания

Среднемассовая температура воздуха в перфорированной камере воспламенителя

тьф:, (2)

где &'r = f{r'B,7t',Fc,rd,lK) - относительный подогрев газа в перфорированной камере.

Площадь соплового ввода рассчитывается по известному уравнению расхода в предположении критического истечения из сопла завихрителя

где q - газодинамическая функция расхода

Диаметр камеры энергетического разделения в сечении соплового ввода

налов соплового ввода Ширина соплового ввода S-Fc/ nh Относительную длину вихревой камеры рекомендуется выбирать в пределах 3 < 1К< 9

Развитие и внедрение в производство повой техники требует изучения локальных, интегральных и турбулентных свойств закрученного потока в различных (зачастую специфических) условиях, к числу которых можно отнести, например, каналы с изменяющейся по длине площадью проходного сечения, каналы с диафрагмированным выходным сечением и т д

Несмотря на то, что в настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию газодинамики закрученных потоков, не существует единого мнения относительно механизма энергоразделения и температурной стратификации в таких течениях Наиболее обоснованной считается гипотеза взаимодействия вихрей, предложенная А Г1 Меркуловым и дополненная Ш А Пиралишвили Последователями этой гипотезы являлись W Frohlingsdorf, Н Unger, осуществившие численное моделирование феномена энер-горазделення в вихревой трубе Ранка - Хилша с помощью кодов системы CFX

Экспериментальное исследование закрученных течений не всегда возможно, но всегда трудоемко и требует больших временных и энергетических затрат В то же время развитие компьютерных технологий и достигнутый уровень численных расчетов, а также возможности современных персональных компьютеров позволяют заменить натурный физический эксперимент численным, одновременно осуществляя компьютерную визуализацию, позволяющую позже получить интересные сведения о физике протекающих процессов Вторая глава посвящена численному моделированию ограниченного закрученного потока в трехмерной постановке Математическая модель предполага-

(3)

Тогда гд = гд гк Высота соплового ввода h = / 2п, где п - число ка-

ла, что течение описывается системой трехмерных уравнений Навье - Стокса, уравнениями энергии и состояния. Турбулентная вязкость определялась на начальном этапе расчетов БЭТ - моделью, которая впоследствии была заменена на к-а модель. Для верификации составленной модели был произведен расчет противоточной трубы Ранка-Хилша, устройство которой достаточно простое (рис. 1). Оно состоит из корпуса с закручивающим сопловым вводом 1. Торец корпуса обычно прикрыт диафрагмой 2, прижатой к сопловому вводу 1, и снабженной центральным, в некоторых конструкциях регулируемым отверстием отвода охлажденных в камере энергоразделения 3 масс исходного сжатого газа. С противоположной стороны имеется щель 4 для отвода подогретых масс газа.

С использованием программного пакета 110 построены трехмерные модели исследуемой схемы вихревого энергоразделителя, на базе которых осуществлялась дискретизация (генерация сетки, рис.2) с помощью универсального сеткопостроителя НЕХА.

Постановка задачи завершается заданием граничных и начальных условий в виде условий адиабатности и прилипания. На входе в вихревой энергоразделитель известными считались: полные давление и температура, на выходе - статическое давление. Шаг по времени составил 10"'

10"5 с.

ада; д

р;

ш

/1

/а.,т*

_Рг

Уг

Gr.Tr, р;

Рис. 1. Расчетная схема противоточного Рис. 2. Сеточная модель вихревого

вихревого эиергоразделителя энергоразделителя

Проведенные расчеты подтвердили формирование в камере энергоразделения вихревой трубы двух вращающихся в одном направлении вихрей, перемещающихся в противоположных осевых направлениях, которые впервые экспериментально были обнаружены в опытах 8Ьи115-Сгипо\у Р. Проведенная компьютерная визуализация позволяет сделать вывод о том, что окружная компонента скорости заметно превосходит осевую. Причем, если осевая составляющая скорости периферийного вихря по мере удаления вдоль камеры энергоразделения от соплового ввода к дросселю изменяется незначительно, то затухание вращательного движения более существенно, что приводит к росту шага винто-

вых линий. Этот факт также использован в гипотезе взаимодействия вихрей. Именно поэтому радиальный градиент давления от соплового сечения к дросселю падает, а статическое давление на оси растет, вызывая появление осевого j градиента давления, направленного от дросселя к оси диафрагмы. В то же время закрутка приосевых масс газа, покидающих камеру энергоразделения через отверстие диафрагмы заметно меньше, что может быть объяснено возрастанием осевой компоненты скорости вынужденного приосевого вихря в сопловом сечении вихревой трубы на выходе из отверстия диафрагмы. Один из самых важных результатов визуализации состоит в том, что впервые расчетным путем j были получены крупномасштабные вихревые структуры сдвигового характера, J предсказанные на основе косвенных опытов в работах Лукачева C.B. и экспе-j риментально обнаруженные при двухфазной визуализации течения керосино-[ воздушной смесью. Эпюры распределения осевой и тангенциальной состав-| ляющих скоростей по характеру практически не отличаются от полученных экспериментально (рис. 3, 4). Сравнить профиль распределения радиальной составляющей скорости, полученный численным методом, с опытными данными не представляется возможным, так как экспериментальное определение этой составляющей скорости связано с трудностями, вызванными существенными радиальными градиентами термогазодинамических параметров, что усложняет само измерение и заметно снижает его точность. Незначительное отклонение осевого положения датчика может существенно изменить его показание на противоположное, если измерения осуществлять вблизи дислокации крупномасштабной вихревой структуры.

Рис. 3. Профили осевой скорости в сопловом сечении

Зс = 0.2, л- = 6 Д = 0.37, X = 0.05,7" = 5.5

_

о расчет I -= 0.2; ♦ расчет 2 -/г = 0.09 ; Л расчет 3 -/г = 0.04; * эксперимент [57] х = 4, р = 0.67, л =3.77, £> = 64лш, ^=0.508, /с=0.09, Г = 9

50 0

м/с -100

-150

-200 -250 -300

0 0.2 0.4 _ 0.6 0,8 1

Я -►

Рис. 4. Профили тангенциальной скорости в сечении X = 2.8

Зс = 2.8, я- = бД, = 0.37, /с = 0.05,7" = 5.5

о расчет 1 ~/г = 0.2 , "* расчет 2 -/г— 0.09 ; Л расчет 3 ~/г = 0.04 : * эксперимент [57]3с=4, /¡ = 0.67, я: = 3.77, £> = 64лш, ^ = 0.508, =0.09, /~ = 9 Проведенное сравнение показало возможность использования составленной модели для расчета закрученных течений с погрешностью, не превышающей 15 %. Поэтому составленная математическая модель применена для расчета газодинамики течения в вихревом горелочном устройстве (рис. 5).

По результатам расчета построены поля температуры, давления и скоростей. Выявлено, что область максимальной температуры меняет свое месторасположение от середины камеры энергоразделения до конца перфорированной камеры в зависимости от режимных параметров на входе: давления и температуры. Причем с повышением давления на входе повышается максимальная температура (при Р'в = 0,2 МПа 0*г= 1,1; Р* = 0,3 МПа 0*. = 1,11; Р*ъ = 0,4 МПа 0*. - 1,15; Р], = 0,5 МПа ©'. = 1,18; Р], = 0,6 МПа 0*.= 1,3).

На выходе из сопла горелки образуется тороидальный вихрь, в результате в этом месте возникает рециркуляционная зона (рис. 6), которая способствует стабилизации пламени. Внутри камеры энергоразделения формируются два вращающиеся в одном направлении вихря, перемещающихся в противоположных осевых направлениях (рис. 7). Векторы осредненной скорости показывают, что поток, выходящий из перфорированной камеры, частично сносится периферийным вихрем. В результате топливовоздушная смесь попадает в зону наибольшей температуры, находящуюся между стенкой перфорированной камеры и стенкой горелки. Именно в этой области, за счет расширения площади проходного сечения, образуется возвратное течение. Затем поток проходит сквозь отверстия в перфокамере и смешивается с топливом, образуя топливовоздуш-ную смесь (рис. 8)

Рис. 5. Сеточная модель ВГ

Рис. 6. Векторы осредненной скорости на выходе из диафрагмы ВГ

Р* = 0,2 МПа; Г* =323 К; Рвых=0,1 МПа

Рис. 7. Образование центрального и периферийного вихрей в ВГ без перфорированной камеры

Л, =0,6 МПа; Г„ =323 К; Рв

= 0,146 МПа;

Рис, 8. Втекание воздуха в отверстия перфорированной камеры

Р*в = 0,6 МПа; Т*в = 323 К: Р£ыдг = 0,146 МПа; 0,0115 кг/с; г*1ах=414К: 0*г= 1,28

Сд= 0,0115 кг/с; Гтах = 414К; 0,.= 1,28

Проведенный расчет позволил изучить структуру течения и получить распределение газодинамических параметров потока по объему горелочного устройства, Численный расчет показал, что осредненная скорость потока по тракту горелки сильно снижается (с 472 м/с в сечении завихрителя до 24 м/с внутри перфокамеры), следовательно можно уменьшить длину горелки, сократить ее габариты и при этом избежать образования застойных зон. В третьей главе изложена физико-математическая модель процесса смесеобра-зованиия в вихревом горелочном устройстве. Рассмотрен процесс распылива-ния и испарения топлива в вихревом воспламенителе с центробежной форсункой, построена кривая распыла с учетом вторичного дробления (рис. 9). Испа-

рение распыленного топлива изучено на примере испарения одиночной капли, которая движется в потоке воздуха Ограничившись учетом сил аэродинамического сопротивления уравнение динамики капли с учетом ее прогрева и испарения запишется в следующем виде

йи _ 3срв |Рв - и\(ов - и) Зис/(с1к) ¿т Арк с1„ йкйт

Уравнение замыкается уравнениями тепло- и массообмена для сферической капли и условиями кинематики

Расчет прогрева и испарения капель топлива показал, что крупные капли (с диаметром с1 > 18,5 мкм) подвергаются вторичному дроблению (критерий Вебера Же = 14), капли с диаметром 5< (Л<15 мкм вылетают из горелки и являются стабилизаторами пламени, а большинство капель (с диаметром с1> 15 мкм) отбрасывается на стенку, испаряясь с нее, образуя спиральные жгуты, которые обеспечивают надежное пленочное охлаждение, гарантирующее длительный ресурс при высокой теплонапряженности

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям дисперсности распыла методом малоуглового рассеяния света Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что суммарная погрешность определения \\(с1) в закрученном потоке методом малоуглового рассеяния света не превышает 5% (рис 10) Проведенный эксперимент по исследованию дисперсности распыла топлива показал, что качество распыла внутри вихревого горе-лочного устройства улучшается (дисперсность распыла по сравнению с незакру-ченным потоком увеличилась с 80 до 20 мкм, что объясняется более лучшим дроблением и испарением капель топлива в закрученном потоке)

В пятой главе исследована возможность теплового воспламенения в тракте горелки Для этого поставлен эксперимент по изучению распеределения температуры внутри вихревой горелки в зависимости от различных геометрических и режимных параметров, те получение экспериментальных зависимостей 0* = 0* (г,г) Согласно проведенным экспериментальным исследованиям в камере энергоразделения вихревого горелочного устройства при работе на режиме без горения создаются зоны, температура в которых на 40 - 60 % превышает исходную Поэтому самовоспламенение должно наступать при температуре на входе Т'в в &*г раз меньше, чем температура самовоспламенения Для реализации самовоспламенения конструкция вихревого горелочного устройства снабжалась топливной форсункой, вмонтированной в торец перфорированной камеры

Температура движущихся закрученных масс воздуха измерялась в 5 сечениях I - 1,8, 3,6, 5,3, 6,7, 8,9 от стенки до оси камеры энергетического разделения В плоскости выше среза сопла перфорированной камеры ( / = 6,7) наблюдались максимальные эффекты подогрева (&'г = 1,51) при 1гс =0,22 Таким образом, в этом месте возможно самовоспламенение топливовоздушной

смеси (рис 11) Причем при использовании завихрителя с = 0,22 на всем протяжении камеры энергоразделения достигаются максимальные эффекты подогрева, которые имеют минимальное значение в сечении 7"= 1,8 Остальные завих-рители дают гораздо меньший эффект подогрева Самый маленький эффект подогрева достигается при использовании завихрителя с относительной площадью проходного сечения ^ = 0,05 (&'г= 1,23) С увеличением давления на входе эффекты подогрева возрастают (рис 12) Эта зависимость прослеживается на всех значениях Рс, гд во всех сечениях

1 -Т^Р»--— 1

о ¡о ¡00 М 10

с{-►

Рис 9 Кривая распыла - центробежная форсунка, - нрямоструй-ная форсунка, с учетом вторичного распыливания

1 55 -:

1 45 *----

А - с

1 35 5-; , о

гн*

'т А ^

А о °

I

1 25 I---

1,15

5-5

Л*!?

-О-1—■—*—

—о—о—¿>—оа--

о Ес=0 22 ■ Гс-0 146 л Рс=0 Н(улиг) • Ее =0 174 о Ес=02 * Рс=0 11 о 1_♦ Гс°О.Р5_

1 1,5 2 2 5

Я -►

б 20

Рис 10 Интегральное распределение капель по размерам на выходе из вихревого воспламенителя - расчет, • - эксперимент

1 4

1 375 1 35 1 325

131

I 1 *

« « « « ■ 1

« • • • 1 • ■ * • ■ 1

■ 1 «Р'ЮТМПа • Р*=ЮбМПа

05

1 _ 15 2 К -►

25

Рис 11 Зависимость эффектов подогрева от относительного радиуса камеры энергоразделения

Т= 6,7, 0,7МПа, Т*в= 300К, 7д= 0,86

Рис 12 Зависимость эффектов подогрева от относительного радиуса при разных давлениях Т"в= 300 К, /¿=0,86,1=6,7, ¥с = 0,2

Экспериментальное исследование организации процесса самовоспламенения в камере вихревой горелки проводилось на стенде (рис 13)

Рис 13 Счема экспериментального стенда 1 - компрессор, 2, 3, 18, 19 - венти чи, 4 - ССУ, 5 - и - образный манометр, 6, 15,21 - пружинный манометр, 7, 13,16 - термопара ХЬС, 8 - объект исследования, 9 - термопара ХА, 10 - антипомпажная магистраль, 11 - топливный бак, 12 - мерная трубка, 14 - электронагреватель, 17 - секундомер, 20 - топливный насос

По результатам эксперимента была рассчитана температура воздуха на входе в горелочное устройство, при которой возникает самовоспламенение то-пливовоздушной смеси

Т>%г (6)

Эксперимент показал более высокое значение температуры теплового возгорания по сравнению с расчетным прогнозом (рис 14) Это объясняется тем, что часть энергии расходуется на испарение топлива, вводимого в жидкой фазе Границы самовоспламенения лежат в достаточно узком диапазоне по коэффициенту избытка воздуха Самовоспламенение наблюдалось при суммарном коэффициенте избытка воздуха а=0,9 ± 0,1 Эти результаты позволили рассмотреть возможность практического применения вихревой горелки для создания воспламенителя камеры сгорания безискрового розжига

Рис 14 Граница самовоспламенения • - эксперимент, — — — граница самовоспламенения по [96] (в потоке воздуха), -граница самовоспламенения по [97] (в неподвижном воздухе)

Заключение

Разработана математическая модель газодинамики и массообмена ограниченного закрученного потока в вихревом горелочном устройстве, которое может быть использовано для запуска основных и форсажных камер сгорания авиационных и наземных ГТД, системах отопления с применением энергосберегающих технологий

На основании выполненных расчетных и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы

1 Создана методика расчета газодинамических характеристик ВГУ (давления, температуры, скоростей, чисел Маха и т д) с помощью численного метода, позволяющая рассчитать все значения отмеченных параметров на различных режимах работы по всему объему ВГУ с точностью до 10 %

2 Выявлено, что зона наибольших эффектов подогрева находится между стенкой перфокамеры и стенкой горелки, причем при различных давлениях на входе границы этой зоны могут значительно меняться (от / = 2,86 до / = 7,1)

3. Разработана математическая модель процесса смесеобразования в ВГУ, позволяющая улучшить характеристики распыла в закрученном потоке. Дисперсность распыла уменьшилась с 80 до 20 мкм Большинство капель (с диаметром > 18,5 мкм) подвергаются вторичному дроблению, а капли с диаметром с1> 15 мкм отбрасывается на стенку и испаряются с нее, образуя спиральные жгуты, которые обеспечивают надежное пленочное охлаждение, гарантирующее длительный ресурс при высокой теплонапряженности

4 Экспериментальное исследование поля температуры внутри вихревой горелки выявило, что наибольшие эффекты подогрева (более 50 %) достигают-

ся при относительной площади соплового ввода ^ = 0,22 и относительном радиусе отверстия сопла-диафрагмы 7д = 0,86

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

1 Казанцева, О. В. Исследование процесса смесеобразования в вихревом воспламенителе [Текст] / О В Казанцева, Ш А Пиралишвили // Труды XIII Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева «Физические основы экспериментального и теоретического моделирования процессов газодинамики и теплообмена» -Москва изд-воМЭИ, 2001 -т1 -с 232-234

2 Казанцева, О. В. Исследование смесеобразования в вихревом воспламенителе [Текст] / О В Казанцева, III А Пиралишвили, Н П Лякина // Известия Академии наук «Энергетика» -2002 -№5 -с 162-166 (переченьВАК)

3 Казанцева, О. В. Численное моделирование и расчет вихревого термотрансформатора [Текст] / О В Казанцева, III А Пиралишвили, Д К Васшпок, М В Медведева II Труды XIV школы семинара молодых ученых и специалистов п/р акад РАИ А И Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» - Рыбинск, 2003 -т 1 -с 73-76

4 Василюк, Д. К. Численное моделирование закрученных течений в вихревых трубах [Текст] / Д К Василюк, О В Казанцева, Ш А Пиралишвили // Материалы Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» -Самара СГАУ, 2003 - с 268-271

5 Казанцева, О. В. Влияние испаряемости топлива на характеристики распыла [Текст] / О В Казанцева // Материалы IV Всероссийской научно-технической конференции «Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды» -Рыбинск РГАТА, 2004 - с 17-23

6 Гурьянов, А. И Вихревые горелочные устройства [Текст] / А И Гурьянов, О В Казанцева, М В Медведева, Ш А Пиралишвили // Справочник Инженерный журнал - 2005 - 43, №5 - С 8-15 (перечень ВАК)

7 Казанцева, О. В. Численное моделирование закрученных течений в вихревых трубах [Текст] / О В Казанцева, Ш А Пиралишвили, А А Фузеева //Теплофизика высоких температур -2005 - 43,№4 - с 606-611 (переченьВАК)

8 Васнлнж, Д. К. Математическое моделирование структуры потока в трубах Ранка [Текст] / Д К Василюк, О В Казанцева, Щ А Пиралишвили // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Теплофизика технологических процессов» - Рыбинск РГАТА, 2005 - С 220 - 222

Фамилия Казанцева О В изменилась на Василюк О В в связи с заключением брака

Зав РИО М А Салкова Подписано в печать 12 09 2008 Формат 60x84 1/16 Уч-издл 1,0 Тираж 100 Заказ 87

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им П А Соловьева (РГАТА) Адрес редакции 152934, г Рыбинск, ул Пушкнна, 53 Отпечатано в множительной лаборатории РГАТА 152934, г Рыбинск, ул Пушкина, 53

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Анализ опубликованных работ и постановка задачи исследования

1.1 Применение закрутки потока в различных технологических целях

1.2 Рабочий процесс и характеристики вихревого горелочного устройства

1.3 Математическое моделирование двухфазных закрученных течений

Выводы по главе.

Глава 2. Численное моделирование закрученного потока в вихревом горел очном устройстве.

2.1 Постановка задачи и численный алгоритм решения.

2.2 Выбор турбулентной модели замыкания.

2.3 Верификация численной модели.

2.4 Расчет полей газодинамических характеристик и температуры.

Выводы по главе.

Глава 3. Физико-математическая модель процесса смесеобразования в вихревом горелочном устройстве.

3.1 Впрыск топлива, образование топливовоздушной смеси.

3.2 Спектр распыла форсунки.

3.3 Степень испаренности топлива.

3.4 Прогрев и испарение капли топлива в закрученном потоке с учетом распределения полей газодинамических характеристик и температуры.

Выводы по главе.

Глава 4. Экспериментальное исследование процесса смесеобразования.

4.1 Экспериментальное исследование дисперсности распыла методом малоуглового рассеяния света.

4.2 Методика обработки индикатрисы рассеяния.

4.3 Сопоставление расчетных и экспериментальных данных.

Выводы по главе.

Глава 5. Самовоспламенение в вихревой горелке.

5.1. Условия самовоспламенения топливовоздушной смеси в потоке и в покоящемся газе.

5.2. Исследование возможности теплового воспламенения в вихревой камере горелки.

5.3. Методика эксперимента и постановка опытов по самовоспламенению.

Выводы по главе.

Изучение закрученных течений, несмотря на многочисленные исследования в этой области, до сих пор остается актуальным. Это связано в основном с трудностями в изучении таких течений, как в аналитической (нет общепризнанной физико-математической модели), так и в экспериментальной области.

Закрутка потока нашла широкое применение в самых разнообразных технических устройствах: теплообменных аппаратах, горел очных устройствах, вихревых трубах Ранка-Хилша, форсунках, плазмотронах. Ее используют для интенсификации тепло- и массообменных процессов, улучшения смесеподго-товки, повышения интенсивности горения, стабилизации фронта пламени и многих других процессах.

Основными характеристиками, которые нужно обеспечить при разработке перспективных камер сгорания, как основных, так и форсажных, являются надежный запуск, организация устойчивого горения и достижение высокой полноты сгорания. Условия сжигания топлива в камерах подобны, поэтому в них однотипны и способы организации рабочего процесса: т. е. методы и устройства для смесеобразования, стабилизации зоны горения в объеме камеры, обеспечения выгорания топлива на приемлемой длине и т. д.

Для обеспечения надежного запуска и работы форсажной камеры при различных режимах полета может быть использовано вихревое горелочное устройство, реализующее эффект Ранка-Хилша с генерацией локальных зон повышенной температуры. Эффективность сжигания жидкого топлива в таком устройстве определяется интенсивностью рециркуляции течения, характеристиками распыла и испарения жидкого топлива, его взаимодействием с газовой фазой и процессами тепловыделения. Моделирование этих процессов представляет собой достаточно сложную задачу, так как для их описания необходимы эффективные численные методы расчета с адекватными моделями турбулентности.

Сокращение сроков и стоимости доводки камеры напрямую зависит от адекватности физических и математических моделей, применяемых при проектировании, а также от надежности и информативности измерений и методов, используемых при испытаниях.

Актуальность работы. Успешный запуск ВГУ определяется аэродинамическими процессами, происходящими в тракте, и качеством процессов смесеобразования. Сложность протекающих процессов, неравномерность полей скорости, температуры, давления делает аналитическое прогнозирование несколько условным. Поэтому возникает задача разработать более точные методики, позволяющие обеспечить надежную работу как самого вихревого устройства, так и запускаемой камеры сгорания.

Цель работы. Разработать теплофизические основы расчета рабочего процесса противоточных вихревых горелок с анализом смесеподготовки и оптимизацией режимных и конструктивных параметров по величине температурной стратификации в локальных областях вихревой камеры.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:

- разработать численную модель расчета газодинамических параметров противоточной вихревой трубы с целью изучения распределения полей давления, температуры, скоростей и т.п.; сравнить полученные результаты с имеющимися экспериментальными данными и оценить адекватность предложенной модели;

- с помощью полученной математической модели рассчитать характеристики ВГУ на различных режимах работы;

- создать и экспериментально проверить методику расчета процесса рас-пыливания и испарения топлива с целью изучения качества смесеобразования в тракте горелки и определения условий впрыска, позволяющих организовать самовоспламенение топливовоздушной смеси при попадании в область повышенной температуры.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы:

- аналитические и численные методы;

- экспериментальные исследования дисперсности распыла, поля полной температуры в ВГУ, температуры самовоспламенения топливовоздушной смеси.

Научная новизна. Разработана математическая модель для расчета полей газодинамических параметров в закрученном потоке, позволяющая:

- оценить работу ВГУ при различных режимных параметрах на входе;

- выявить их влияние на местонахождение и величину локальных зон повышенной температуры;

- оценить характеристики процесса смесеобразования;

- улучшить характеристики распыла в закрученном потоке. Достоверность и обоснованность достигается:

- использованием основных термогазодинамических законов;

- постановкой экспериментов на оборудовании, прошедшем метрологическую аттестацию с применением апробированных методик обработки опытных данных и подтверждается:

- совпадением расчетных и экспериментальных параметров в вихревой противоточной трубе,

- совпадением расчетных и экспериментальных зависимостей дисперсности распыла и полей полной температуры.

Практическое значение работы. Разработаны модели расчета процессов, происходящих при запуске ВГУ, позволяющие на этапе проектирования определиться с аэродинамической картиной течения, качеством распыла, местонахождением локальных зон повышенной температуры, зон вторичного вихреобразо-вания. Даны практические рекомендации для проведения аналогичных расчетов.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

- IV Всероссийская научно-техническая конференция «Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды», Рыбинск, 1999 г.;

- X Всероссийская научно-техническая конференция «Теплофизика технологических процессов», Рыбинск, 2000 г.;

- XIII школа-семинар п/р ак. Леонтьева А.И. «Физические основы экспериментального и теоретического моделирования процессов газодинамики и теплообмена», Санкт-Петербург, 2001г.(присужден диплом II степени);

- Всероссийская конференция «Закрутка потока для повышения эффективности теплообменников», ИВТ РАН, Москва, 2002 г.;

- Всероссийская научно-техническая конференция «Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей», Самара, 2002 г.;

- XIV школа-семинар п/р ак. .Леонтьева А.И. «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», Рыбинск, 2003 г.;

- VI Всероссийская научно-техническая конференция «Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды», Рыбинск, 2004 г.;

- XX юбилейный международный семинар по струйным, отрывным и нестационарным течениям, Санкт-Петергбург, 2004 г.

Публикации. Результаты работы опубликованы в 3 статьях в изданиях, рекомендуемых ВАК, 11 тезисах докладов и 2 докладах. Автор защищает:

- математическую модель, позволяющую рассчитать газодинамические параметры по объему горелочного устройства;

- математическую модель процесса смесеобразования в вихревой камере горелочного устройства.

Диссертация выполнена в РГАТА. Эксперименты по продувке горелочного устройства проведены в экспериментально-исследовательском отделе ОАО «НПО «Сатурн».

Выводы по главе

В главе изучены условия, необходимые для возникновения теплового воспламенения топливовоздушной смеси в камере вихревой горелки. Экспериментально исследовано влияние конструктивных и режимных параметров на местонахождение и величину локальных зон повышенной температуры. Дана оценка погрешности проведенных измерений. Представлена методика н результаты эксперимента по самовоспламенению керосина в закрученном потоке воздуха. На основании выполненной работы можно сделать следующие выводы:

- наибольшие эффекты подогрева достигаются при относительной площади соплового ввода — Рс — 0,22, относительном радиусе отверстия сопла-диафрагмы 7д = 0,86 (при этом 0*7. составляет 1,51 в сечении / = 6,7);

- при увеличении давления на входе эффекты подогрева в камере энергетического разделения увеличиваются;

- сравнение трехзаходного закручивающего устройства с улиточным, показало преимущество первого;

- абсолютная погрешность измерения температуры А Г« 5 К, расхождение расчетных данных с экспериментальными не превышает 4,7 %;

- экспериментальное исследование самовоспламенения топливовоздушной смеси показало, что в закрученном потоке воздуха тепловое возгора * ние наступает при температуре на входе Тв в ©г раз меньше, чем температура самовоспламенения.

115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработана математическая модель газодинамики и масообмена ограниченного закрученного потока в вихревом горелочном устройстве, которое может быть использовано для запуска основных и форсажных камер сгорания авиационных и наземных ГТД, системах отопления с применением энергосберегающих технологий. На основании выполненных расчетных и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Создана методика численного расчета газодинамических характеристик ВГУ (давления, температуры, скоростей, чисел Маха и т. д.) с помощью численного метода, позволяющая рассчитать все значения отмеченных параметров на различных режимах работы по всему объему ВГУ с точностью до 10 %.

2. Выявлено, что зона наибольших эффектов подогрева находится между стенкой перфокамеры и стенкой горелки, причем при различных давлениях на входе границы этой зоны могут значительно меняться ( от / =2,86 до / =7,1).

3. Разработана математическая модель процесса смесеобразования в ВГУ, позволяющая улучшить характеристики распыла в закрученном потоке. Дисперсность распыла уменьшилась с 80 до 20 мкм). Большинство капель (с диаметром > 18,5 мкм) подвергаются вторичному дроблению, а капли с диаметром <}> 15 мкм отбрасывается на стенку и испаряются с нее, образуя спиральные жгуты, которые обеспечивают надежное пленочное охлаждение, гарантирующее длительный ресурс при высокой теплонапряженности.

4. Экспериментальное исследование поля температуры внутри вихревой горелки выявило, что наибольшие эффекты подогрева более 50 % достигаются при относительной площади соплового ввода - Ёс — 0,22 и относительном радиусе отверстия сопла-диафрагмы 7д = 0,86.

1. Пиралишвили, Ш. А. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения Текст. / Ш. А. Пиралишвили, В. М. Поляев, M. Н. Сергеев; под ред. А.И. Леонтьева. М.: УНПЦ "Энергомаш", 2000. - 412 с.

2. Ахмедов, Р. Б. Аэродинамика закрученной струи Текст. / Р. Б. Ахмедов, Т. Б. Балагуда, Ф. К. Рашидов [и др.]; под ред. Р. Б. Ахмедова. М.: Энергия, 1977.-240с.

3. Суслов, А. Д. Вихревые аппараты Текст. / А. Д. Суслов, С. В. Иванов, А. В. Мурашкин [и др.]; под ред. А. Д. Суслова. М.: Машиностроение, 1985. - 256с.

4. Меркулов, А. П. Вихревой эффект и его применение в технике Текст. / А. П. Меркулов. М.: Машиностроение, 1969. - 176 с.

5. Чижиков, Ю. В. Развитие теории, методов расчета и промышленное использование вихревого эффекта Текст.: дис. . д-ра техн. наук / Ю. В. Чижиков. -М.: МГТУ, 1998.-291 с.

6. Коваленко, А. Л. Результаты испытания горелок с малотокспчными выбросами ЗАО "Экотоп" и фирмы "Todd Combustion" (США) на котлах ТГ 104 и

7. ТГМЕ 206 при сжигании попутного газа Текст. / A. JI. Коваленко, В. Г. Козлов, А. П. Уткин, В. Н. Пермяков // Теплоэнергетика. - 2003. - № 4 — С. 44 -50.

8. Кныш, Ю. А. Модель нестационарного взаимодействия потоков в вихревой горелке Текст. /А. Н. Штым // Горение в потоке: Сб. науч. трудов Казань. -Куйбышев: КуАИ, 1978. С. 45 - 48.

9. Гурьянов, А. И. Экспериментальное и теоретическое уточнение методики проектирования вихревых противоточных низкоперепадных горелок Текст.: дис. . канд. техн. наук / Гурьянов Александр Игоревич. Рыбинск: РГАТА, 2007. - 139 с.

10. Industrial burners. Handbook Text. / Edited by С. E. Baukal. Boca Raton, London, New York, Washington: CRC Press LLC, 2003. - 1200 p.

11. Ентов, В. M. О параметрах, определяющих вихревой эффект Текст. / В. М. Ентов, В. А. Калашников, Ю. Д. Райский // Известия АН СССР, МЖГ. 1967. -№3. - С. 32-38.

12. Кныш, Ю. А. Физическая модель явления энергопереноса в вихревой трубе Текст. / Ю. А. Кныш // Вихревой эффект и его применение в технике. Куйбышев: КуАИ, 1988. - С. 71 - 74.

13. Халатов, А. А. Теория и практика закрученных потоков Текст. / А. А. Халатов. — Киев: Наукова думка, 1989. 192 с.

14. Алабин, М. А. Запуск авиационных газотурбинных двигателей Текст. / М. А. Алабин, Б. Н. Кац, Ю. А. Литвинов. -М.: Машиностроение, 1968. 228 с.

15. Лефевр, А. Процессы в камерах сгорания ГТД Текст. / А. Лефевр. М. : Мир, 1986.-566 с.

16. Зельдович, Я. Б. Математическая теория горения и взрыва Текст. / Я. Б. Зельдович, Г. И. Баренблатт, В. Б. Либрович, Г. М. Махвиладзе. М.: Наука, 1980г.-478 с.

17. Пиралишвилн, Ш.А. Экспериментальные характеристики вихревых нагревателей Текст. / Ш. А. Пиралишвили, H. Н. Новиков // Изв. вузов. Авиационная техника. 1984. - №1. - С.93 - 95.

18. Пиралишвили, Ш. А. Развитие теории, разработка и внедрение методов расчета вихревых энергоразделителей с целью создания эффективных технических устройств Текст. : дис. . д-ра техн. наук / Пиралишвили Шота Александрович. М.: МГТУ, 1991.-405 с.

19. Хитрин, Л. Н. Физика горения и взрыва Текст. / Л. Н. Хитрин. М.: Издат-во Московского университета, 1957г. - 442 с.

20. Дейч, M. Е. Газодинамика двухфазных сред Текст. / M. Е. Дейч, Г. А. Филиппов-М.: Энергия, 1968. — 86 с.

21. Кныш, Ю. А. О механизме неустойчивости течения закрученных потоков жидкости и газа в элементах ГТД Текст. / Ю. А. Кныш, C.B. Лукачёв // Известия КуАИ. Куйбышев: КуАИ, 1974. - Вып.67. - С. 205 - 208.

22. Плеханов, В. Г. Машинное моделирование распределения твердых частиц в газовом потоке в круглой трубе Текст. / В. Г. Плеханов, В. В. Меженин. // ИФЖ.- 1991 -№ 8. т.61 С.323.

23. Винберг, А. А. Модель расчета турбулентных газодисперсных струйных течений Текст. / А. А. Винберг, Л. И. Зайчик, В. А. Першуков // ИФЖ 1991 - № 10.Т.61 — С.554 - 563.

24. Крупник, Л. И. Хаотическое движение твердых частиц и диссипация энергии в двухфазном потоке Текст. / Л. И. Крупник, П. В. Овсиенко, В. Н. Олей-ник, В. Г. Айнштейн. // ИФЖ.- 1990 № 2. т.58 - С.207 - 213.

25. Лаатс, М. К. О допущениях, применяемых при расчете двухфазной струи Текст. / М. К. Лаатс, Ф. А. Фришман // Изв. АН СССР. МЖГ. 1970 - № 2 -С.186- 191.

26. Карякин, В. Е. Расчет ламинарных течений вязкой жидкости в произвольных осесимметричных каналах Текст. / В. Е. Карякин, Ю. Е. Карякин, А. Я. Нестеров // ИФЖ. 1990 - № 1.Т.58 - С.42 - 49.

27. Еникеев, И. X. Расчет сушки влажных частиц в аппаратах со встречными закрученными потоками Текст. / И. X. Еникеев // ИФЖ 1991 - № 11.Т.61 -С.770 - 777.

28. Ахременко, А. И. Теоретические исследования процесса переноса твердых частиц в пульсирующих потоках жидкости Текст. / А. И. Ахременко, В. Л. Белоусов, В. П. Марченков // ИФЖ. 1995 - № 3 - 4. т.68 - С.205 -211.

29. Деревич, И. В. Расчет характеристик частиц в неоднородных турбулентных потоках Текст. / И. В. Деревич // ИФЖ.- 1992 № 4.Т.62 - С.539 - 545.

30. Колесников, П. М. Численное исследование неравновесных двухфазных течений в осесимметричных соплах Лаваля Текст. / П. М. Колесников, В. В. Лес-ковец // ИФЖ 1990-№ 1.Т.58-С.27-33.

31. Кирпиченко, В. Е. Исследование рабочего процесса вихревых труб в двухфазных средах Текст. / В. Е. Кирпиченко // Вихревой эффект и его применение в технике: мат. V Всесоюзной науч.-техн. конф.- Куйбышев: КуАи, 1988. С. 128-131.

32. Глущенко, В. М. К развитию физического представления о движении аэрозоля в вихревом потоке Текст. / В. М. Глущенко, В. П. Коваль // Вихревой эффект и его применение в технике: мат. IV Всесоюзной науч.-техн. конф Куйбышев: КуАн, 1984. - С. 199 - 202.

33. Новомлинский, В. В. Математическое моделирование неизотермических турбулентных одно- двухфазных закрученных потоков Текст. / В. В. Новомлинский // ИФЖ. 1991. - №2 т.60. - С. 191-197.

34. Гавин, JI. Б. Численное и экспериментальное исследование неизотермической турбулентной струи с тяжелой примесыо Текст. / JL Б. Гавин, А. С. Мульги, В. В. Шор // ИФЖ. 1986-№5 т.50.- С. 735 - 743.

35. Benisec, M. A theoretical and experimental investigation of turbulent swirling flow characteristics in circular pipes Текст. / M. Benisec, S. Cantrac, M. Nedeli-kovic // Z. angew. Math, and Mech. 1988. - 68 №5. - C.280 - 282.

36. Frohlingsdorf, W. Numerical investigation of the compressible flow and the energy separation in the Ranque Hilsch vortex tube Текст. / W. Frohlingsdorf, H. Unger // International Journal of Heat and Mass Transfer -1999.—№ 42 . — C. 415 -422.

37. Третьяков, В. В. Численное исследование безотрывного закрученного течения в круглой цилиндрической трубе Текст. / В. В.Третьяков, В. И. Ягодкин // Вихревой эффект и его промышленное применение Куйбышев: КуАИ, 1981 — С. 341 -344.

38. Джакупов, К. Б. Численное исследование аэродинамики вихревой кольцевой камеры Текст. / К. Б. Джакупов, В. О. Кроль // Вихревой эффект и его промышленное применение. — Куйбышев: КуАИ,1981. С. 364 - 366.

39. Гох, С. Горение. Воспламенение горючих смесей горячей газовой струей Текст. / С. Гох, А. С. Ma. M.: Наука, 1987 - 165 с.

40. Щукин, В. К. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах Текст. / В. К. Щукин, А. А. Халатов. — М.: Машиностроение, 1982. 200 с.

41. Гупта, А. Закрученные потоки: пер. с англ. Текст. / А. Гупта, Д. Лилли, Н. Сайред. М.: Мир, 1987. - 588 с.

42. Гольдштик, М. А. Вихревые потоки Текст. / М. А. Гольдштик. Новосибирск: Наука, 1981. - 366 с.

43. CFX-TASKflow Theory Documentation Version 2.12. Canada. Ontario. Waterloo: AEA Technology Engineering Software Limited, 2002. N2L5Z4.

44. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости Текст. : пер. с англ. / С. Патанкар. М.: Энергоатомиздат, 1984. -152 с.

45. Майорова, А. И. Методика расчета отрывных закрученных течений Текст. / А. И. Майорова, А. А. Свириденков, К. Ю. Соколов // Отрывные течения в КС: сб. науч. тр.- ЦИАМ, 1987. С. 49 - 57.

46. Казанцева, О. В. Численное моделирование закрученных течений в вихревых трубах Текст. / О. В. Казанцева, Ш. А. Пиралишвили, А. А. Фузеева // Теплофизика высоких температур. 2005. - Т. 43. - № 4. - С. 606 — 611.

47. Стуров, Г. Е. Турбулентный закрученный поток вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрической трубе Текст. / Г. Е. Стуров // Вихревой эффект и его промышленное применение: материалы 1 Всесоюзной науч.-техн. конф. — Куйбышев: КуАИ, 1974.-С. 211-219.

48. Лукачев, С. В. Исследование неустойчивых режимов течения газа в вихревой трубе Ранка Текст. / С. В. Лукачев // ИФЖ .- 1981. т.41. №5. - С. 784 -790.

49. Пиралишвили, Ш. А. Термогазодинамический анализ природы энергоразделения в вихревой трубе Текст. / III. А. Пиралишвили, В. М. Поляев, М. Н. Сергеев // Известия АН РФ. Энергетика. 1999. - № 2. - С. 87 - 96.

50. Меркулов, А. П. Гипотеза взаимодействия вихрей Текст. / А. П. Меркулов // Известия АН РФ. Энергетика. 1964. - С. 74 - 82.

51. Алексеенко, С. В. Закрученные потоки в технических приложениях Текст. / С. В. Алексеенко, В. Л. Окулов // Теплофизика и аэромеханика. 1996. - Т.З. №2. - С. 101 - 137.

52. Штым, А. Н. Аэродинамика циклонно-вихревых камер Текст. / А. Н. Штым- Владивосток, 1984. 200с.

53. Shults-Grunow, F. Die Wirkungweise des Ranquc wirbelrohres Текст. / F. Shults-Grunow // Kältetechnik.- 1950. - Bd.2.S - P. 273 - 284.

54. Законы горения Текст. / под общ. ред. Ю. В.Полежаева. М.: Энергомаш,2006.-352с.

55. Гурьянов, А. И. Вихревые горелочные устройства Текст. / А. И. Гурьянов, О. В. Казанцева, М. В. Медведева, Ш. А. Пиралишвили // Справочник. Инженерный журнал. 2005. - № 5. - С. 8 - 15.

56. Медведева, М. В. Численное моделирование и расчет процесса взаимодействия закрученной струи со сносящим потоком Текст. / М. В.Медведева, Ш. А. Пиралишвили // Теплофизика высоких температур. 2005. - Т. 43. - №4. - С. 759-767.

57. Мухин, А. Н. Газодинамическая стабилизация фронта пламени в потоке на поперечно вдуваемых закрученных струях Текст.: дис. . канд. техн. наук / Мухин Андрей Николаевич. Рыбинск: РГАТА, 2001. - 154 с.

58. Пиралишвили, Ш. А. Поперечный вдув струи в сносящий поток Текст. / Ш. А. Пиралишвили, А. Н. Мухин // Изв. Вузов. Авиационная техника. 2000. - №1. — С. 49-54.

59. Ильяшенко, С. М. Теория и расчёт прямоточных камер сгорания Текст. / С. М. Ильяшенко, А. В. Талантов. М.: Машиностроение, 1964. - 306 с.

60. Мингазов, Б. Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, моделирование процессов и расчет Текст. / Б. Г. Мингазов. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2006. - 220 с.

61. Васильев, А. Ю. Разработка струйного фронтового устройства с закруткой потока для камер сгорания Текст. / А. Ю. Васильев, А. А. Свириденков, В. Ф. Гольцев [и др.] // Теплоэнергетика. 2005. - № 4. - С. 19 - 29.

62. Архипов, В. А. Горение распыленного жидкого топлива в закрученном потоке Текст. / В. А. Архипов, О. В. Матвиенко, В. Ф. Трофимов // Физика горения и взрыва. 2005. - т. 41. - №2. - С. 26 - 37.

63. Эль Банхави, И. Расчет характеристик течения при горении факела распыленного керосина в закрытом потоке Текст. / И. Эль Банхави, Д. Уайтло // Ракетная техника и космонавтика. 1980. - т. 18. - №12. - С. 119 - 127.

64. Baifang, Z. Fuel oil evaporation in swirling hot gas streams Text. / Z. Baifang, E. Van den Bulck // Intern. J. Heat Mass Transfer. 1998. - v. 41. - № 12. - P. 1807 - 1820.

65. McDonell, V. G. Measurement of fuel mixing and transport processes in gas turbine combustion Text. / V. G. McDonell, G. S. Samuelsen // Measurement Sci. Technol. 2000.- v. 11. - № 7. - P. 870 - 886.

66. Sornek, R. J. Effect of turbulence on vaporization, mixing and combustion of liquid-fuel sprays Text. / R. J. Sornek, R. Dobashi, T. Hirano // Combust. Flame. -2000. v.120. - № 4. - P. 479 - 491.

67. Витман, JI. А. Распыливание жидкостей форсунками Текст. / Л. А. Витман, Б. Д. Кацнельсон, И. И. Палеев. — М.: Госэнергоиздат, 1962. 256 с.

68. Хавкин, Ю. И. Центробежные форсунки Текст. / Ю. И. Хавкин. Л.: Машиностроение (Ленингр. Отд-ние), 1976. - 168 с.

69. Архипов, В. А. Характеристики факела распыла центробежной форсунки в нестандартных условиях Текст. / В. А. Архипов, В. Ф. Трофимов // Изв. Вузов. Авиационная техника. — 2003. — №2. С. 70 — 72.

70. Базаров, В. Г. Динамика жидкостных форсунок Текст. / В. Г. Базаров. М.: Машиностроение, 1979. - 132 с.

71. Прудников, А. Г. Процессы смесеобразования и горения в реактивных двигателях Текст. / А. Г. Прудников, М. С. Волынскнй, В. Н. Сагалович. М.: Машиностроение, 1971.- 356 с.

72. Аггарвол, С. К. Сравнение различных методов расчета испарения капель Текст. / С. К. Аггарвол, А. И. Тонг, В. А. Сиригнано // Аэрокосм. Техника. -1985. т. 3. —№7. - С. 12 - 24.

73. Бородин, В. А. Распыливание жидкостей Текст. / В. А Бородин, Ю. Ф. Ди-тякин, Л. А. Клячко, В. И. Ягодкин. — М.: Машиностроение, 1967. 260 с.

74. Фурлетов, В.И. Пневматический распыл струй жидкого топлива Текст. / В. И. Фурлетов, В. И. Ягодкин, В. В. Третьяков, А. А. Свириденков, А. Ю. Васильев // ЦИАМ 2001-2005. Основные результаты научно-технической деятельности Москва, 2005. - С. 385 - 388.

75. Раушенбах, Б. В. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей Текст. / Б. В. Раушенбах, С. А. Белый, И. В. Беспалый [и др.]. М.: Машиностроение, 1964. - 527 с.

76. Пчелкин, Ю. М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей Текст. / Ю. М. Пчелкин. М. : Машиностроение, 1967 г. - 208 с.

77. Стенгач, С. Д. Некоторые результаты экспериментального исследования испаряемости топлива в вихревом карбюраторе Текст. / С. Д. Стенгач // Вихревой эффект и его промышленное применение. — Куйбышев: КуАИ, 1981, С.156- 159.

78. Михайлов, А. И. Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей Текст. / А. И. Михайлов, Г. М. Горбунов, В. В. Борисов, Л. А. Квасников, Н. И. Марков М.: Оборонгиз, 1959. - 284 с.

79. Казанцева, О. В. Исследование смесеобразования в вихревом воспламенителе Текст. / О. В. Казанцева, Н. П. Лякина, Ш. А. Пиралишвили // Известия академ. наук. — Энергетика. — 2002. №5. - С. 162 - 166.

80. Исследование рабочего процесса в камере сгорания внешнего контура ТРДД Текст.: отчет о НИР/РГАТА (Ч. 2. Запально-стабилизирующее устройство): ГР 01880011219 ; Рук. Ш. А. Пиралишвили. Рыбинск, 1991 г. - 69 с.

81. Борисов, А. В. К вопросу о горении газа в закрученном потоке Текст. / А. В. Борисов, К. Е. Куйбин, А. Н. Окулов // Физика горения и взрыва 1993.-№5. -С. 23-25.

82. Вулис. О горении газовой смеси в турбулентном факеле Текст. / Вулис, Кузнецов, Ярин // Физика горения и взрыва. 1973. - №1. - С. 38-40.

83. Третьяков, В. В. Расчет распределения топлива в трехъярусном форсуночном модуле камеры сгорания Текст. / В. В. Третьяков // ЦИАМ 2001 — 2005. Основные результаты научно-технической деятельности Москва, 2005. — С. 380-385.

84. Дитякин, Ю. Ф. Распыливание жидкостей Текст. / Ю. Ф. Дитякин [и др.]. -М.: Машиностроение, 1977.-208 с.

85. Гриценко, Е. А. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей Текст. / Е. А. Гриценко, В. П. Данильченко, С. В. Лукачев, Ю. Л. Ковылов, В. Е. Резник, Ю. И. Цыбизов. Самара: СНЦ РАН, 2002. - 527 с.

86. Щетинков, Е. С. Физика горения газов Текст. / Е. С. Щетинков. М.: Наука, 1965.-740 с.

87. Преображенский, В. П. Теплотехнические измерения и приборы Текст. / В. П. Преображенский. М.: Энергия, 1978. - 704 с.

88. Кремлёвский, П. П. Расходомеры и счётчики количества Текст. / П. П. Кремлёвский. М.: Машиностроение, 1982. - 375 с.

89. Архипов, В. А. Влияние геометрических и режимных параметров на стабилизацию пламени вихревой горелки Текст. / В. А. Архипов, О. В, Матвиенко, Е. А. Рудзей // Физика горения и взрыва. — 1999. т.35. - №5. - С. 21 — 26.

90. Михайлов, В. В. Исследование характеристик однорасходной вихревой трубы с целью создания эффективных горелочных устройств Текст.: дис. . канд. техн. наук / Михайлов Владимир Владимирович Рыбинск: РАТИ, 1994. — 153 с.

91. Папок, К. К. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям Текст. / К. К. Папок, Н. А. Рагозин. М.: Химия, 1975. — 392 с.