ИСТИНА

На сегодняшний день процесс преобразования энергии, запасенной в топливе, в полезную работу посредством горения, имеет место во множестве технических устройств, таких как: авиационные двигатели, наземные силовые установки, двигатели внутреннего сгорания и т.д. Тем не менее, ряд фундаментальных задач, связанных с описанием процессов горения, до сих пор не решен. Одной из подобных задач является задача описания процесса горения углеводородных топлив в турбулентном потоке. Турбулентный режим горения – наиболее часто встречающийся режим горения в практических устройствах и одновременно наиболее сложный для изучения. Первое систематическое исследование горения в турбулентном потоке газа было проведено в середине 20-го века Дамкелером [1]. Дальнейшее развитие представлений процессов турбулентного горения связано с ростом производительности вычислительной техники и появлением инструментом вычислительной гидродинамики в середине-конце 20-го века. Обычно, для описания взаимодействия турбулентных процессов и химических превращений, в частности горения, используют дополнительные упрощающие модели, предполагающие разделение временных масштабов процессов турбулентности и химической кинетики. Самые известные среди этих моделей: модель с бесконечной скоростью протекания химических реакций, модель распада вихря [2], локально-реакторные модели [3]. Для ламинарного потока задача взаимодействия турбулентности и горения существенно упрощается, и становится возможным получить ряд аналитических решений. С появлением и увеличением же интенсивности турбулентных пульсаций возникает как экспериментальные сложности получения корректных данных, так и расчетные, связанные с проблемой разрешения всех масштабов турбулентности. Рассмотрение же всех масштабов турбулентности и горения в рамках уравнений Навье-Стокса представляет собой практически невыполнимую задачу даже для умеренных чисел Рейнольдса. В связи с этим становится актуальным вопрос об эффективности, корректности и точности, используемых расчетных моделей и численных алгоритмов. В работе для модельного турбулентного течения в элементе ВЛА проведено сравнение вычислительной эффективности различных моделей взаимодействия турбулентности и процесса горения в рамках решения уравнений Навье-Стокса. Проведен сравнительный анализ полученных данных с известными открытыми источниками. Исследовательские работы проводятся при финансовой поддержке государства в лице РНФ по соглашению No15-11-30012 от 08.07.2015 по теме: «Суперкомпьютерное моделирование физико-химических процессов в высокоскоростном прямоточном воздушно-реактивном двигателе гиперзвукового летательного аппарата на твёрдых топливах». Литература. 1. G. Damkohler. Der Einflussder Turbulenzaufdie Flamenngeschwindigkeitin Gasgemischen. ZsElectrochemie, 6, pp. 601-652. 2.B.F. Magnussen. On the Structure of Turbulence and a Generalized Eddy Dissipation Concept for Chemical Reaction in Turbulent Flow. 19th AIAA Aerospace Science Meeting, 1981. 3. B.F. Magnussen, B.H. Hjertager. On Mathematical Modeling of Turbulent Combustion with Special Emphasis on Soot Formation and Combustion. 16th Symp. Int. on Combustion, Comb. Inst., Pittsburg, Pennsylvania, pp. 719-729, 1976.