Принципы моделирования турбулентного «чистого» горения

В. Л. Зимонт
CRS4 Research Center, 09010 PULA (CA), Sardinia, Italy.

Доклад посвящен проблеме физического и численного моделирования «чистого» (с малым выбросом окислов азота) гомогенного горения бедных смесей, используемых энергетических газотурбинных установках и разрабатываемых авиационных газотурбинных двигателях. «Беспламенное» горение является альтернативой «грязному» горению не перемешанных газов. С научной точки зрения доклад относится к механике турбулентности и методологически является обобщением колмогоровского подхода в терии турбулентности на случай гомогенного горения, имеющего место на сильно искривленной границе между сгоревшими и несгоревшими газами, с учетом различного ускорения в пламени не сгоревших и сгоревших газов. Доклад содержит следующие оригинальные результаты: 1. Теоретические выражения для скорости и ширины турбулентного пламени нестационарного пламени, полученные в контексте методологии Колмогорова, и их сравнение с известными экспериментальными данными; 2. Теоретический анализ явления противоградиентной диффузии в пламенах; 3. Разработанные на основании этих теоретических результатов модельные уравнения перемешанного горения (TFC model), вставленных в коммерческие программы вычислительной механики жидкости Fluent and CFX (Ansys, USA); 4. Вычислительная процедура для экономичного численного моделирования осредненных и мгновенных полей (the joint RANS/LES approach); 5. Результаты расчетов осредненных и мгновенных полей: • для случая эталонных экспериментов Volvo (горение за плохообтекаемым телом) и ONERA (горение, стабилизированное спутным горячим потоком); • Численное моделирование камер сгорания General Electric и ALSTOM; • Численное моделирование беспламенного горения в камере FLOX. Основная публикация: V. Zimont, Kolmogorov’s legacy and turbulent premixed combustion modelling, Chapter 1 in a book: New Developments in Combustion Research, Nova Science Publishers, Inc, New York. Editor: William J. Carey, pp.1-93, 2006.