Cтраница 2
При нормальном рабочем процессе в двигателях с искровым зажиганием сгорание смеси может быть условно разделено на три фазы: первая - начальная, в течение которой небольшой очаг горения, возникший между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени; вторая - основная фаза распространения пламени; третья - фаза догорания смеси. Провести резкую границу между отдельными фазами сгорания не представляется возможным, так как изменение характера процесса происходит постепенно. [16]
Здесь начинается последняя фаза догорания, в которой, во-первых, идет сгорание небольших, неохваченных пламенем объемов заряда, по видимому по тому же механизму, который был описан для фазы формирования, во-вторых, завершаются реакции, идущие за фронтом турбулентного пламени в глубине зоны горения, как это было только что описано. [17]
В конусе, ограниченном поверхностью воспламенения, движется еще не воспламененная смесь. Через бт обозначена толщина фронта турбулентного пламени. [18]
В связи с этим скорость распространения передних границ зоны турбулентного пламени не характеризует однозначно действительную скорость тепловыделения, отвечающую полному завершению сгорания. В карбюраторных двигателях ширина зоны горения во фронте турбулентного пламени может достигать 20 - 25 мм, что необходимо учитывать при сопоставлении индикаторных диаграмм давления с регистрацаямп распространения пламени. [19]
Этот качественный вывод показывает, что генерированная пламенем турбулентность стремится стабилизировать толщину фронта турбулентного пламени, которая в противном случае постепенно увеличивалась бы под влиянием турбулентной диффузии. [20]
Фронт турбулентного пламени представляется нам утолщенным вследствие того, что мгновенный тонкий фронт ламинарного пламени быстро передвигается в пространстве, занятом турбулентным пламенем. В связи с тем, что в непосредственной близости от фронта ламинарного пламени генерируется турбулентность, средняя интенсивность турбулентности поперек фронта турбулентного пламени постепенно увеличивается от значения интенсивности турбулентности набегающего потока до своего максимального-значения. [21]
Итак, даже в простейшем случае поджигания горючей смеси у открытого конца трубы пламя распространяется стационарно относительно недолго. При поджигании же смеси у закрытого конца трубы или в середине трубы стационарного режима горения вообще не наблюдается, так как расширение продуктов сгорания сразу же создает поток свежего газа, который быстро становится турбулентным. Все это приводит к значительному увеличению поверхности фронта турбулентного пламени по сравнению с ламинарным. [22]
Таким образом, процесс распространения пламени становится самоускоряющимся с усиливающимся поджатием горючей смеси. Поджатие горючей смеси в виде волны давления и повышенной температуры ( температура в волне повышается по закону адиабаты Пуассона) распространяется вперед со скоростью звука. А всякое новое дополнительное возмущение со стороны ускоряющегося фронта турбулентного пламени распространяется по уже нагретому поджатием газу с большей скоростью ( скорость звука в газе пропорциональна УГ) и поэтому оно вскоре догоняет фронт предыдущего возмущения и суммируется с ним. Заметим при этом, что обогнать фронт предыдущего возмущения оно не может, так как местная скорость звука в горючем газе, расположенном перед невозмущенным газом, значительно ниже. [23]
Сгорание бензино-воздушных смесей в двигателях представляет собой крайне сложную совокупность физико-химических процессов, развивающихся в условиях быстро изменяющихся температур, давлений и концентраций реагирующих веществ. Начинается процесс с воспламенения рабочей смеси электрической искрой. Небольшой очаг сгорания, возникающий между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени. С увеличением турбулизации смеси скорость сгорания растет, фронт пламени продвигается по камере сгорания. В завершающей стадии скорость сгорания замедляется, фронт пламени приближается к стенкам камеры сгорания и смесь догорает в пристеночных слоях. [24]
Последние экспериментальные исследования [18, 19] подтверждают выводы Дамкелора относительно структуры пламен и потоке с крупномасштабной турбулентностью. Па фотографии 5 турбулентное пламя при Re 10 000 показано в том виде, каким: оно представляется человеческому глазу. Внутри толстого размытого фронта турбулентного пламени отчетливо виден топкий искривленный мгновенный фронт пламени. Отдельные небольшие участки этого мгновенного фронта пламени относятся малыми массами газа, которые в течение короткого промежутка времени движутся как более пли менее связное целое. [25]
Вследствие этого продукты сгорания покидают фронт пламени с нормальной составляющей скорости ( QX / Q2) SЛам измеряемой относительно фронта пламени. Последний можно рассматривать как источник, который создает дополнительную составляющую скорости газового потока величиной [ ( QI - баУра лам - Эта составляющая скорости всегда перпендикулярна к мгновенному фронту пламени. В противоположность этому мгновенный фронт турбулентного пламени находится в состоянии хаотичного пульсационного движения, которое приводит к пульсации направленности небольших участков поверхности пламени. Соответственно этому направление вектора дополнительной скорости, порожденной пламенем, также беспорядочно пульсирует. [26]