Численное моделирование турбулентного горения водорода в сверхзвуковом потоке горячего влажного воздуха

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены результаты решения валидационной задачи турбулентного горения водородной струи в сверхзвуковом потоке горячего влажного воздуха в симметричном канале. Особое внимание в работе уделяется решению системы уравнений химической кинетики, накладывающему существенное ограничение на временно́й шаг, а также анализу используемых в решении кинетических схем. Основная вычислительная сложность – подробное разрешение пристеночной области вследствие впрыска водородной струи в турбулентный пограничный слой с целью дальнейшего воспроизведения экспериментально полученных распределений мольных долей и температуры в выходном сечении канала, а также местоположения точки воспламенения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Никонов

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: amnikonov@mai.education
Россия, Москва

Н. А. Харченко

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: amnikonov@mai.education
Россия, Москва

Список литературы

  1. Фролов С.М., Иванов В.С. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 4. С. 68.
  2. Михалкин В.Н., Сумской С.И., Тереза А.М. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. №. 8. С. 3.
  3. Босняков С.М., Березко М.Э., Дерюгин Ю.Н. и др. // Мат. моделирование. 2023. Т. 35. № 10. С. 69.
  4. Харченко Н.А., Никонов А.М. // Мат. моделирование и числ. методы. 2023. № 2. С. 100.
  5. Басевич В.Я., Беляев А.А., Фролов С.М. и др. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 8. С. 27.
  6. Бессонов О.А., Харченко Н.А. // Программная инженерия. 2021. Т. 12. № 6. С. 302.
  7. Харченко Н.А. Численное моделирование аэротермодинамики высокоскоростных летательных аппаратов. Дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: МФТИ, 2021.
  8. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. // Turbulence, Heat and Mass Transfer. 2003. V. 4. P. 625.
  9. Matyushenko A.A., Garabaruk A.V. // IOP Conf. Series: J. Physics. 2017. V. 929. P. 6.
  10. Харченко Н.А., Никонов А.М. Носенко Н.А. // Матер. XXXIII науч. техн. конф. по аэродинамике. ЦАГИ, 2022. C. 101
  11. Землянский Б.А., Лунев В.В., Власов В.И. и др. Конвективный теплообмен летательных аппаратов. М.: Физмалит, 2014.
  12. Басевич В.Я., Беляев А.А., Иванов В.С. и др. // Хим. физика. 2019. T. 38. № 8. C. 69.
  13. Дегтярь В.Г., Сон Э.Е. Гиперзвуковые летательные аппараты. М.: Янус-К, 2018.
  14. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. М.: Наука, 1978.
  15. Жданов В.М., Галкин В.С., Гордеев О.А. и др. Физико-химические процессы в газовой динамике. Справочник. Т. 3. Модели процессов молекулярного переноса в физико-химической газодинамике / Под ред. С.А. Лосева. М.: Физмалит, 2012.
  16. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoor E.W. Transport Phenomena. 2nd ed / Ed. Kulek P. N.Y.: Wiley, 2002.
  17. M.-S. Liou // J. Comput. Phys. 1996. V. 129. P. 364.
  18. Kitamura K. Advancement of Shock Capturing Computational Fluid Dynamics Methods: Numerical Flux Functions in Finite Volume Method. Singapore: Springer, 2020.
  19. Chen S.S., Cai F.J., Xue H.C. et al. // Appl. Math. Model. 2020. V. 77. P. 1065.
  20. Крюков И.А., Иванов И.Э., Ларина Е.В. // Физ.-хим. кинетика в газовой динамике. 2021. Т. 22. № 1. С. 28.
  21. Michalak K., Ollivier-Gooch C. // Proc. 46th Aerospace Sciences Meeting. V. 15. AIAA: Reno, Nevada. 2008. P. 10002.
  22. Burrows M.C., Kurkov A.P. // AIAA J. 1973. V. 11. № 9. P. 1217.
  23. Gao Z., Jiang C., Pan S. et al. // AIAA J. 2015. V. 53. № 7. P. 1949.
  24. Evans J.S., Schexnayder C.J. // Proc. 17th Aerospace Sciences Meeting. Paper 79-0355. AIAA: New Orleans, LA, 1979.
  25. Tien J.H., Stalker R.J. // Combust. and Flame. 2002. V. 130. P. 329.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагмент расчетной сетки плоского канала

Скачать (143KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение массовой доли H2O (а) и статической температуры (К) в канале (б); модифицированный механизм горения водорода Эванса–Шекснайдера

Скачать (111KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение мольных долей компонентов газовой смеси (а) и статической (T, К) и полной температуры (T0, К) в выходном сечении канала (б); модифицированный механизм горения водорода Эванса–Шекснайдера

Скачать (184KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение массовой доли H2O (a) статической температуры (К) в канале (б); модифицированный механизм горения водорода Якимовского; символы – экспериментальные данные, линии – результаты численного моделирования

Скачать (113KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение мольных долей компонентов газовой смеси (а) и статической (T, К) и полной температуры (T0, К) в выходном сечении канала (б); модифицированный механизм горения водорода Якимовского; символы – экспериментальные данные, линии – результаты численного моделирования

Скачать (181KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025