WarmFires.ru

где Ucp — среднее значение осевой составляющей скорости,. v—кинематическая вязкость, зависящая от температуры на выходе из сопла.

При наличии в закрученном потоке прецессирующего вих­ревого ядра (ПВЯ) необходимо, согласно учитывать еще несколько параметров:

приведенный момент количества движения; — поток момен­та количества движения;

- приведенная интенсивность пульсации давления.

5. Изменение структуры потока с увеличением закрутки

С точки зрения организации процесса горения одно из наи­более существенных и полезных явлений в закрученных струй­ных течениях — это образование приосевой рециркуляционной зоны при сверхкритических значениях параметра закрутки. Пу­тем осреднения по большому интервалу времени границу рециркуляционной зоны и зон обратных токов можно определить довольно точно. Мгновенное же положение границ и точек торможения претерпевает значительные колебания в простран­стве, поскольку обычно в таких потоках уровень турбулентных сдвиговых напряжений и интенсивности турбулентности очень высок. Линии тока в кольцевой закрученной свободной струе, определенные по измеренным распределениям осредненной по времени скорости. Рециркуляционная зона играет важную роль в стаби­лизации пламени, поскольку обеспечивает рециркуляцию горя­чих продуктов сгорания и сокращает размер области, в которой скорость потока сравнивается со скоростью распространения фронта пламени. Существенно укорачиваются длина факела и расстояние от горелки, на котором происходит стабилизация пламени.

Конечно, воздействие закрутки на поток наряду с парамет­ром S определяется еще целым рядом факторов, например:

а) геометрией сопла (при наличии центрального тела размер рециркуляционной зоны увеличивается, то же происходит при добавлении диффузорной надставки на выходе);

б) ее разме­рами — когда истечение происходит в камеру (приосевая ре-диркуляционная зона в стесненном потоке больше, чем в сво­бодной струе при одинаковых условиях истечения);

в) формой профиля скорости на выходе (рециркуляционная зона в пото­ке, созданном лопаточным завихрителем, длиннее по сравннению со случаем истечения из закручивающего устройства с аксиально-тангенциальным подводом).

Размер и форма рециркуляционной зоны и соответствующей области с повышенным уровнем турбулентности оказывают решающее влияние на устойчивость факела, интенсивность процесса горения и другие характеристики пламени.

Рис. 4.5. Распределение продольной составляющей скорости вдоль оси при различных значениях параметра закрутки

Рис. 4.6. Изменение максимальных значений параметров вдоль струи:

Изменение продольной составляющей 'скорости вдоль оси струи круглого сечения при различных значениях параметра закрутки показано на рис. 4.5 ; струя распространялась из закручивающего устройства с тангенциальным подводом. При малых интенсивностях закрутки (5<0,1) вблизи выхода на­блюдается потенциальное ядро (т. е. область неизменной ско­рости). С увеличением параметра закрутки длина ядра умень­шается, и при S === 0,5 максимальное значение и смещается от оси. При 5 > 0,6 на оси появляется обратный поток. Специаль­ный эксперимент, в котором параметр закрутки по возможно­сти непрерывно изменялся в диапазоне 0,3 . 0,64, показал,. что изменение распределения происходит монотонно, без скач­ков, не было обнаружено существенной разницы и при повто­рении опыта с изменением 5 в том же диапазоне, но в обрат­ной последовательности, В соответствии с ростом темпа рас­ширения струи возрастает скорость эжекции, вследствии чего ускоряется вырождение неравномерности скорости и концент­рации жидкости, истекающей из сопла. Это положение иллю­стрируют экспериментальные данные, представленные на рис. 4.6, где для различных значений параметра закрутки при­ведены распределения вдоль струи максимальных значений продольной (рис. 4.6, а), окружной (рис. 4.6,6) и радиальной (рис. 4.6, в) скоростей. При высокой интенсивности закрутки, когда начинает образовываться рециркуляционная зона и по­являются области малых или отрицательных значений продоль­ной составляющей скорости, ее максимум смещен от оси струи. Отметим, что вниз по потоку максимальные значения продоль­ной и радиальной составляющих скорости, а также минималь­ное значение давления изменяются обратно пропорционально' приведенному расстоянию от среза сопла в степенях один, два и четыре соответственно.

6. Структура рециркуляционной зоны

Рис. 4.7. Изолинии функции тока Штриховая линия соответствует нуле­вым значениям продольной скорости