Теплофизика комбинированных реагирующих и импактных струйных течений

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-79-00180

НазваниеТеплофизика комбинированных реагирующих и импактных струйных течений

Руководитель Евдокимов Олег Анатольевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьёва" , Ярославская обл

Конкурс №29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена

Ключевые слова Горение, тепломассообмен, струя, закрученный поток, импактное натекание, свободная конвекция

Код ГРНТИ44.31.03

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Применение закрутки потока является известным и признанным способом интенсификации процессов тепломассообмена, гидрогазодинамики и горения, в том числе в струйных течениях. Такие течения в силу простоты их организации и одновременно достаточно высокой эффективности встречаются практически во всех элементах и рабочих процессах энергетической и газотурбинной техники. По этой причине, перспективным считается организация и поиск оптимальных рабочих режимов струйных течений с закруткой потока. Одним из наиболее эффективных способов организации струйного потока является комбинированное течение, в ядре которого реализуется прямолинейная струя, а на периферии - закрученная. Применение закрученных комбинированных струй в вопросах организации диффузионного сжигания топлива в камерах сгорания двигателей, микрофакельных технологий горения, системах охлаждения термических напряженных стенок элементов ГТД позволит повысить эффективность рабочего процесса установки, улучшить экологические характеристики горения, увеличить качество организации тепловой защиты и ресурсные показатели в целом. Несмотря на существенные преимущества организации комбинированных струйных течений, остается нерешенным большое количество вопросов и проблем, связанных со сложностью описания протекающих в них процессов с помощью математических моделей, а также отсутствием реальных практических рекомендаций по их применению в технике. Выполнение сформулированных в проекте работ позволит существенно расширить границы и условия применимости комбинированных струйных течений и получить новые научные результаты, среди которых необходимо выделить следующие: 1. Результаты аналитических численных и экспериментальных исследований влияния взаимосогласованных эффектов горения диффузионных микрофакельных струй на механизмы возникновения неустойчивости горения,частотные характеристики и амплитуды согласованных колебаний. Результаты исследования размерности (одномерной и двумерной системы) и количества струй на формирование иерархических связей в системе стесненных диффузионных струй, относительную длину и размеры зоны горения, структуру течения и характеристики турбулентности. 2. Результаты экспериментальных и численных исследований выгорания комбинированных реагирующих течений для одиночных струй и их массива при варьировании режимных параметров истечения компонентов, геометрических и теплофизических условий взаимодействия струй. 3. Разработанные методики проектирования и расчета параметров горелочных модулей на основе технологии микрофакельного струйного горения. Расчетные и экспериментальные результаты сравнительных исследований влияния интегральных факторов диффузионного механизма горения системы струй на эмиссионные характеристики, полноту сгорания, пределы устойчивости и границы срыва пламени, обобщенные в виде уравнений подобия. 4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований интегральных характеристик микрофакельного горелочного модуля. Уравнений подобия для оценки устойчивости горения, полноты сгорания, гидравлических потерь и эмиссионных характеристик. Опытный образец горелочного модуля. 5. Подробные экспериментальные данные по локальной теплоотдаче комбинированных закрученных импактных струй и их массивов в широком диапазоне изменения числа Рейнольдса, количества и диаметров тангенциальных подводов закручивающего устройства, его размеров и расстояния до охлаждаемой поверхности. 6. Данные одновременного измерения структуры течения комбинированной закрученной импактной струи и её теплоотдачи. 7. Полуэмпирическая физико-математическая модель процессов теплообмена и газодинамики импактной комбинированной закрученной струи.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Евдокимов О.А., Пиралишвили Ш.А., Гурьянов А.И., Михайлов А.С., Бурцев В.А. Интенсификация сжигания торфяной пыли за счет энергетической подпитки синтетическим и натуральным топливом Тезисы докладов X Всероссийской конференции с международным участием "Горение топлива: теория, эксперимент, приложения"., Тезисы докладов X Всероссийской конференции с международным участием "Горение топлива: теория, эксперимент, приложения", Новосибирск. - 2018, С. 41. (год публикации - 2018)

2. Евдокимов О.А., Гурьянов А.И., Веретенников С.В., Гурьянова М.М. Dynamics of diffusion jet combustion in an ejection burner MATEC Web of Conferences, Vol. 245, Paper 09019 (год публикации - 2018)
10.1051/matecconf/201824509019

3. Евдокимов О.А., Михайлов А.С., Гурьянов А.И., Пиралишвили Ш.А., Веретенников С.В. Experimental and numerical study of co-firing peat with syngas in a vortex burner Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)

4. Гурьянов А.И., Евдокимов О.А., Гурьянова М.М., Пиралищвили Ш.А., Кононова В.В., Веретенников С.В. A study of superlean combustion modes in a reverse flow combustion chamber burning multicomponent fuel Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)

5. Гурьянов А.И., Пиралишвили Ш.А., Гурьянова М.М., Евдокимов О.А., Веретенников С.В. Counter-current hydrogen–oxygen vortex combustion chamber. Thermal physics of processing Journal of the Energy Institute, Vol. 93, Is. 2, Pp. 634-641 (год публикации - 2020)
10.1016/j.joei.2019.06.002

6. Евдокимов О.А., Гурьянов А.И., Веретенников С.В. Numerical simulation of coaxial swirled lifted propane-air flame under buoyancy conditions Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1359, paper 012062 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1359/1/012062

7. Евдокимов О.А., Гурьянов А.И. Расчетно-экспериментальное исследование структуры комбинированных реагирующих струй Тезисы XXII Школы-семинара молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках»., М.: Печатный салон «Шанс», 2019. – Т. 1. - С. 163-164 (год публикации - 2019)

8. Калинина К.Л., Евдокимов О.А., Гурьянов А.И. Численное моделирование массивов реагирующих диффузионных струй Тезисы докладов XXII Школы-семинара молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», М.: Печатный салон «Шанс», 2019. – Т.1. - С. 175-176. (год публикации - 2019)

9. Евдокимов О.А., Гурьянов А.И., Калинина К.Л. Численное решение задачи выгорания топлива в массивах диффузионных струй Материалы международной (XX Всероссийской) научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии» (Бенардосовские чтения)., Иваново: ИГЭУ имени В.И. Ленина, 2019. – Т. 2. - С. 190-193. (год публикации - 2019)

10. Веретенников С.В., Евдокимов О.А. Влияние интенсивности закрутки на теплоотдачу комбинированной импактной струи Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Семинар вузов по теплофизике и энергетике», СПб: СПбПУ Петра Великого, 2019. – С.84-85. (год публикации - 2019)

11. Евдокимов О.А., Гурьянов А.И. Теплофизические особенности распространения диффузионных и комбинированных закрученных реагирующих струй в условиях свободной конвекции Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Семинар вузов по теплофизике и энергетике», СПб: СПбПУ Петра Великого, 2019. – С.138-139. (год публикации - 2019)

12. Калинина К.Л., Евдокимов О.А., Гурьянов А.И. The numerical and experimental study of the combustion of microflame jet arrays AIP Conference Proceedings, Vol. 2211, Paper 040003 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0000781

13. Евдокимов О.А. The structure of coaxial buoyant jets with swirl and combustion International Journal of Energy for a Clean Environment, Vol. 20, Is. 4, Pp. 339-350 (год публикации - 2019)
10.1615/InterJEnerCleanEnv.2019033297

14. Веретенников С.В., Евдокимов О.А. The effect of swirl intensity on heat transfer of swirling coaxial impinging jet Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)

Публикации