Численное решение и анализ пространственного сверхзвукового горения водородно-воздушной смеси
Ключевые слова:
Уравнения Навье-Стокса, ENO-схема, сверхзвуковое горение, многокомпонентный сжимаемый газАннотация
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.
Библиографические ссылки
McBride B.J., Gordon S., Reno M.A. Coefficients for calculating thermodynamic and transport properties of individual species// NASA Technical Memorandum 4513, October 1993.
Moisseyeva Ye. Analysis of ENO scheme slope limiters // Вестник КазНУ, сер. мат., мех., инф., № 80, Issue 1, 2014, pp. 10–20.
Poinsot T.J., Lele S.K. Boundary conditions for direct simulation of compressible viscous flows // J. Comp. Phys. 1992. Vol. 101. pp. 104–129.
Rogers R.C. A study of the mixing of hydrogen injected normal to a supersonic airstream // NASA Report TN D-6114. – Washington, United States, 1971. – 53 p.
Tahsini A.M. Ignition Analysis in Supersonic Turbulent Mixing Layer // World Academy of Science, Engineering and Technology. – 2011. - №57. – p. 353-357.
Tahsini A.M. Ignition Time Delay in Swirling Supersonic Flow Combustion // World Academy of Science, Engineering and Technology. – 2012. - №70. – p. 623-627.
Wilcox D. C. Formulation of the k − ω Turbulence Model Revisited //AIAA J. – 2008. – Т. 46. – №. 11. – p. 2823-2838.
Chakraboty D., Paul P. J., Mukunda H. S. Evaluation of Combustion Models for High Speed H2/Air Confined Mixing Layer Using DNS Data // Combustion and Flame. – 2000. - Vol. 121. – p. 195-209.
McBride B.J., Gordon S., Reno M.A. Coefficients for calculating thermodynamic and transport properties of individual species // NASA Technical Memorandum 4513, October 1993.
Moisseyeva Ye. Analysis of ENO scheme slope limiters // Vestnik KazNU, ser. mat., meh., inf., № 80, Issue 1, 2014, pp. 10–20.
Poinsot T.J., Lele S.K. Boundary conditions for direct simulation of compressible viscous flows // J. Comp. Phys. 1992. Vol. 101. pp. 104–129.
Rogers R.C. A study of the mixing of hydrogen injected normal to a supersonic airstream // NASA Report TN D-6114. – Washington, United States, 1971. – 53 p.
Tahsini A.M. Ignition Analysis in Supersonic Turbulent Mixing Layer // World Academy of Science, Engineering and Technology. – 2011. - №57. – p. 353-357.
Tahsini A.M. Ignition Time Delay in Swirling Supersonic Flow Combustion // World Academy of Science, Engineering and Technology. – 2012. - №70. – p. 623-627.
Wilcox D. C. Formulation of the k − ω Turbulence Model Revisited //AIAA J. – 2008. – Т. 46. – №. 11. – p. 2823-2838
