Неустойчивость - пламя
Cтраница 3
Это слагаемое определяет асимптотику решения на больших временах - увеличение возмущений в силу неустойчивости пламени. [31]
Темп этого роста, однако, весьма мал. Поэтому принятое предположение не противоречит сделанным ранее замечаниям, касающимся влияния начальных возмущений на развитие неустойчивости пламени. [32]
Таким образом, если рассмотреть в среднем плоское пламя, которое распространяется в неограниченном потоке, то лишь корреляция пульсаций давления и дивергенции скорости может обуславливать увеличение энергии турбулентности при горении. Следовательно, из теории, развитой в § 6.5, вытекает, что именно эта корреляция характеризует роль неустойчивости пламени. [33]
Этот вывод лежит в основе количественной теории образования окислов азота. В главе 6 на основе сформулированного подхода выделены три главных режима горения однородной смеси; дано количественное описание влияния неустойчивости пламени и различий в коэффициентах молекулярного переноса на процесс горения; разработано критериальное описание скорости распространения турбулентного пламени. [34]
В этот момент времени относительная величина амплитуды одной гармоники ( пп) проходит через минимум и начинает возрастать. Затем начинают расти соседние гармоники и фронт пламени начинает искажаться мелкомасштабными возмущениями, соответствующими номеру сферической гармоники 12 - 20, - развивается неустойчивость пламени. По мере дальнейшего роста пламени стабилизирующее действие кривизны пропадает и для более высоких сферических гармоник возмущения, и фронт сферического пламени приобретает относительно более мелкую структуру. [35]
При отрицательной полярности горелки вблизи нее должно происходить торможение основного потока и возможное появление на периферии факела встречной струи, которая может приводить к неустойчивости пламени. Может также возникать ЭГД-неустойчивость пламени. В результате должны возрастать эжекционные свойства факельной струи. [36]
Для этого воспользуемся процедурой, описанной в § 6.3, а именно на поверхности пламени сгладим все возмущения с масштабом / т и меньше. Ясно, что характеристики частично сглаженной поверхности пламени не могут непосредственно зависеть ни от м, ни от толщины нормального фронта пламени, По определению этой поверхности неустойчивость пламени также не может непосредственно воздействовать на ее характеристики. [37]
Как показали оценки, проведенные в § 6.2, основная часть экспериментальных исследований ( например, Талантова с сотрудниками) проведена при К 1, т.е. когда неустойчивость пламени может играть важную роль. Именно эта часть исследований рассматривается в данном параграфе. Отметим, что помимо неустойчивости пламени важное значение могут иметь и другие газодинамические эффекты. [38]
Аналогичные соображения справедливы и Тфи анализе влияния масштаба турбулентности на энергию возмущений в зоне горения. Очевидно, что с увеличением L относительный объем областей, в которых К ( /) 1, уменьшается. Как уже отмечалось, в этих областях важна неустойчивость пламени. [39]
Как уже указывалось, плоский фронт пламени неустойчив. Возможны два механизма неустойчивости. В данной книге рассматривается лишь гидродинамическая ( тепловая) неустойчивость пламени, поскольку такое упрощение позволит описать основные особенности проблемы. [40]
Ясно также, что особенности влияния состава на ит обусловлены различиями в коэффициентах молекулярного переноса. Результаты, полученные в § 6.3, позволяют найти коэффициент избытка воздуха, при котором ut максимально. Увеличение масштаба турбулентности обуславливает возрастание иТу что связано с усилением роли неустойчивости пламени и турбулизацией потока. Весьма нетривиальным оказывается влияние давления. Легко видеть, что величина U ( Lm) при увеличении давления сначала возрастает, а затем уменьшается. Такая зависимость обусловлена взаимодействием двух конкурирующих факторов. С одной стороны, с ростом давления увеличивается роль неустойчивости пламени ( I сг уменьшается), что приводит к увеличению его поверхности. С другой - с ростом давления уменьшается м, т.е. уменьшается удельная скорость переработки вещества на этой поверхности. Оценки показывают, что максимум достигается при весьма значительных давлениях. Так, например, при с 0 1, уЧО) - 373 К, в трубе диаметром 5 см для бензино-воздушной смеси максимальное значение U ( Lni) и, следовательно, uf достигается при давлении 0 6 МПа. Результаты опытов при столь больших давлениях неизвестны. Поэтому во всех экспериментах с увеличением давления скорость распространения пламени растет. [41]
Существенно, что величина 1СГ весьма мала. Устойчивость такого факела, по видимому, связана с двумя обстоятельствами. Во-первых, важную роль может играть глобальная конфигурация пламени. Во-вторых, развитие неустойчивости пламени может существенно зависеть от амплитуды начальных возмущений. Сильное влияние амплитуды начальных возмущений вполне отчетливо прослеживается при анализе возникновения турбулентности в несжимаемой жидкости. При горении влияние начальных возмущений на развитие неустойчивости, по-видимому, выражено еще более сильно. Из таких оценок видно, что малое по сравнению с ut изменение пульсационной скорости приводит к сильному изменению положения передней границы пламени. [42]
Представляют интерес некоторые экспериментальные данные. На рис. 6.26 представлены шлирен-фотографии сферического пламени, полученные в экспериментах К. И. Щелкина и Я. К. Трошина [54] при исследовании горения городского газа и ацетилено-кислородных горючих смесей в мыльных пузырях. Фотографии относятся к условиям: а - городской газ с коэффициентом избытка воздуха 0 135 и нормальной скоростью пламени мп0 35 м / с, б - ацетилено-кислородная смесь с коэффициентом избытка окислителя 0 085 и ип7 м / с. Фотографии хорошо иллюстрируют тот факт, что неустойчивость пламени возникает из-за появления на фронте пламени коротковолновых возмущений. Крупномасштабные возмущения оказываются слаборастущими и не искажают существенно форму пламени. Для более быстрогорящей смеси возмущения более мелкие. [43]
Из приведенных в работе экспериментальных данных следует, что течение в пламени турбулентно, а энергия турбулентности в пламени больше, чем в набегающем потоке. Видно, что спектр пульсаций скорости сплошной, т.е. в пламени нет дискретных возмущений. В коротковолновой области ( k kcr) наблюдается противоположная картина, что связано с сильным увеличением вязкости продуктов сгорания. На основе этой оценки можно предположить, что увеличение спектральной плотности энергии в длинноволновой области связано с неустойчивостью пламени. На рис. 6.11, а проиллюстрировано влияние масштаба турбулентности L на отношение пульсационных скоростей в пламени и в набегающем потоке. [45]
Страницы: 1 2 3 4