Численное решение и анализ пространственного сверхзвукового горения водородно-воздушной смеси

Abstract

В данной статье производится анализ численного моделирования сверхзвукового пространственногогоренияводородно-воздушнойсмеси.Расматриваетсяпроблемажесткостиприсовместном численном решении уравнении Навье-Стокса и химической кинетики. Произведена верификация предлагаемой методики решения системы конечно-разностных уравнений Навье-Стокса, замкнутых k−ω моделью турбулентности, путем численного решения задачи вдува поперечной звуковой струи водорода в сверхзвуковой воздушный поток в трехмерном канале. Проведен вычислительный эксперимент горения водородно-воздушной смеси в сверхзвуковом турбулентном течении. Были получены крупномасштабные вихревые структуры и их рост вниз по потоку для свободного сдвигового течения многокомпонентных газов без введения нестационарных возмущений на входе. Из численных экспериментов следует, что процесс зажигания и диффузионного горения предварительно не перемешанной водородновоздушной смеси для свободного сдвигового течения появляется в слое смешения, в зоне образования интенсивных вихрей с выделением тепла за счет химических реакций. Приведены результаты численного эксперимента и подробный анализ результатов. Ключевые слова: Уравнения Навье-Стокса, ENO-схема, сверхзвуковое горение, многокомпонентный сжимаемый газ.

Keywords

• уравнения навье-стокса
• eno-схема
• сверхзвуковое горение
• многокомпонентный сжимаемый газ