4. Горение газовых систем без предварительного смешения реагентов – диффузионное горение. Положение зоны горения и её температура.

П

I. Ламинарные пламёна:

1. Горение свечи, керосиновой лампы, костра

2. Пламя Бурке-Шумана

3. Горение древесины

4. Радиационные горелки (для обогрева)

5. Горение одиночных капель топлива.

римеры

II. Турбулентные пламёна:

1. Горение распыленного угля

2. Двигатели самолетов

3. Дизельные двигатели

4. (H₂/O₂)-ракетные двигатели

Свойства диффузионных пламен

1. Стационарный зона реакции локализована на границе горючего и окислителя.

2. Доставка реагентов в зону реакции происходит за счет диффузии.

3. Профили концентраций и температуры вблизи зоны реакции пламени линейные.

4. Потоки реагентов в зону реакции подаются в стехиометрическом отношение.

5. Максимальная температура адиабатического диффузионного пламени равна адиабатической температуре стехиометрической смеси реагентов (с учётом их разбавления инертом).

Простейшая одномерная модель диффузионного горения газов

Бесконечно тонкая поверхность горения (Бурке, Шуман, Шваб, Зельдович)

(Большая скорость реакции, малые потоки подачи реагентов).

Р ефкция

С тационарная поверхность горения.

Потоки реагентов, поступающие в пламя, находятся в стехиометрическом соотношении. Поверхность пламени располагается именно так, чтобы это условие выполнялось!!!

Приближенное выражение для положения поверхности пламени:

Температура диффузионного пламени (Le = 1)

Пламя Бурке-Шумана

Предел диффузионного горения неперемешанных газов

5. Детонационное горение. Механизм распространения детонации. Структура детонационной волны.

Д ЕТОНАЦИЯ.

Механизм распространения:

1 – сжатие газа лидирующей ударной волной;

2 – воспламенения сжатой смеси за ударной волной через время индукции;

3 – «подпитка» возникающей в результате сгорания волной сжатия фронта ударной волны.

З

массы (1)

импульса (2)

энергии (3)

аконы сохранения в стационарной волне:

Кривые Релея

И з ур-ий (1) и (2)

К ривые Гюгонио

Из ур-ия (3)

С хема решений системы уравнений Ренкина-Гюгонио

Точки Чепмена-Жуге

Свойства детонационных волн и точки Чэпмена-Жюге

1. Слабые ДВ не реализуются.

2. В сильной ДВ скорость продуктов сгорания относительно фронта меньше скорости звука в них; в случае CJ-детонации эти скорости равны.

3. Для «пассивных» граничных условий (неподвижные или медленно движущиеся границы) сильная ДВ неустойчива вследствие ослабляющего действия волн разряжения, возникающих за ударной волной и распространяющихся со скорость звука.

4. Волны разряжения «проникают» в ударную волну и понижают давление в ней и её скорость, а также повышают скорость продуктов до тех пор, пока она не станет равна скорости звука в продуктах: устанавливается режим детонации, соответствующий точке CJ.

Д етальная ЗНД структура ДВ

Рассчитанная ЗНД-структура CJ- детонации для стехиометрической метано-воздушной смеси со стандартными начальными условиями

Неустойчивость плоской детонационной волны

Ячеистая структура детонации. Детонационные двигатели. Цикл ИДД

Полётные скорости: M ≤ 3-4