Б.Г. Мингазов, Ю.В. Токмовцев, Т.Х. Мухаметгалиев,
(КГТУ им. А.II. Туполева, г. Казань)
Процессы в камерах сгорания газотурбинных двигателей ГТД обеспечиваются непрерывной подачей топлива в первичную зону испарением, смешением с воздухом, воспламенением смеси и дальнейшим ее догоранием в промежуточной зоне. Следовательно, при конструировании камер сгорания ГТД очень важно знать взаимосвязь между полнотой сгорания топлива, законом распределения воздуха по длине КС. а также режимными параметрами - давлением, температурой и расходом воздуха
Предложенный зонный метод (разделение камеры по длине на ряд зон) и допущение, что в пределах каждой зоны приближенно происходит реагирование части топлива в виде однородной смеси паров топлива с воздухом, поступившим в каждую зону из предыдущего участка и воздуха из боковых отверстий жаровой трубы, позволяет избежать этих затруднений. Принимается, что в радиальном направлении пары топлива и воздух смешиваются достаточно быстро и процесс смесеобразования не является лимитирующим, в то же время состав смеси по длине камеры меняется ступенчато, от сечения к сечению каждой зоны, т.е. параметры на выходе зоны являются параметрами на выходе из предыдущей зоны. Фактически такое разделение объема жаровой трубы на п зон означает применение одномерной модели, которая позволяет проследить за изменением осредненных параметров потока и протеканием в них различных процессов в некоторый момент времени в осевом направлении. Такой подход позволяет применить основы теории турбулентного распространения пламени в пределах одной зоны.
В теории турбулентного горения при трактовке процесса выгорания топлива рассматривается отдельный усредненный объем смеси, который иногда называют «молью» смеси. Горение свежего вещества этих молей будет происходить по поверхности с турбулентной скоростью, механизм распространения пламени в турбулентном потоке при этом принимается следующим. Турбулентные пульсации выносят отдельные участки фронта пламени вперед в сторону свежей смеси. За время смешения направление пульсаций будет меняться, и пламя может перекинуться на один из соседних молей. Таким образом, распространение пламени обеспечивается эстафетным движением быстрейших точек. С этих позиций скорость распространения пламени в турбулентном потоке должна определяться как скоростью пульсаций, так и нормальной скоростью.
На основе этой теории была разработана программа, позволяющая проводить анализ изменения параметров по длине жаровой трубы.
С помощью нее был произведен анализ изменения основных параметров в камере сгорания двигателя НК-16-18СТ.
|
