04 ноября 2017г.
Современная тенденция развития газотурбинных двигателей неизбежно ведёт к повышению параметров газа перед турбиной – температуры газа, и степени повышения давления 𝜋к [1].Формирование отмеченных параметров сопровождается повышением энергетической эффективности газотурбинного цикла. Наилучший эффект достигается, когда управление реакцией горения скоррелированно с параметрами двигателя [2]. Это неоднократно подчеркивалось в работах [3,4].
Одним из перспективных направлений повышения эффективности горелочного модуля, форсирования температуры газа и степени повышения давления 𝜋к в цикле ГТД является применение микрофакельной схемы сгорания топлива.
Целью численного и экспериментального исследования является изучение коллективных эффектов взаимодействия диффузионных струй. Они находят применение при проектировании низкоэмиссионных КС, однако являются малоизученными, что обуславливает актуальность их исследования и определяет цель работы.
Численное моделирование производилось в 2D стационарной постановке. Для расчёта была спроектирована модель горелочного устройства, позволяющая изучать коллективные эффекты для систем из n струй, где n=1…25. Диаметр выходных сечений – 3мм. Выходные сопла находятся друг от друга на расстоянии в 5,34 калибра. Расчёт производился при ламинарном режиме при Re=1500. Атмосферное давление принято – 101325 Па.
На рис. 1 и 2 выведены результаты расчёта для одиночной диффузионной струи при Re=1500.
Исходя из полученных расчётных данных видно, что на расстоянии в 0,33 калибра поле скоростей
данной системы струй мало отличается от одиночной диффузионной струи. На расстоянии в 2 калибра
начинается взаимодействие струй и появляются коллективные эффекты. На удалении от среза сопла более 3
калибров процесс горения протекает в условиях динамического взаимодействия системы диффузионных струй, его параметры определяются характером интенсивности
взаимодействия струй в системе.
Результат экспериментальных исследований диффузионных микрофакельных струй, позволил
получить характерные параметры
для оценки
влияния коллективных эффектов
на характер течения отдельных струй. По полученным величинам были построены сравнительные зависимости между системой микрофакельных струй
и одиночной струёй. Результаты приведены на рис.
3-4.
Список литературы
1.
Гурьянов А. И. Экспериментальное и теоретическое исследование механизмов горения в
ограниченном закрученном потоке / А. И. Гурьянов, Ш. А. Пиралишвили // Тепловые процессы в
технике. – 2009.
– Т.1-№5. – С.
170 – 177.
2.
Пиралишвили Ш. А. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения / Ш. А.
Пиралишвили, В. М. Поляев, М. Н. Сергеев; под ред. Леонтьева А. И. – М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000. – 412 с.
3.
Piralishvili Sh. A. Development and investigation of a vortex burner / Sh. A. Piralishvili, A. I. Gurianov, F.
Ali // Nonequilibrium Processes. Vol. 1. Combustion and Detonation. Edited by G. D. Roy, S. M. Frolov, A. M. Starik. – Moscow: Torus Press Ltd., 2005. – Р. 132 – 139.
4.
Gur’yanov A. I., Evdokimov O.A., Piralishvili Sh.A., Veretennikov S.V., Kirichenko R.E., Ievlev D.G.
Analysis of the gas turbine engine combustion chamber conversion to associated petroleum gas and oil //
Russian Aeronautics (Iz.
VUZ). – New York: Allerton Press Inc.,
2015. – №2. – Vol. 58. – P. 205-209.
