Диспергирование двухфазного потока струйной форсункой

DOI: 10.34759/vst-2023-2-116-121

Авторы

Лепешинский И. А.^*, Кучеров Н. А.^**, Зотикова П. В.^***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: igorlepesh@yandex.ru
**e-mail: n.kutcherov@bk.ru
***e-mail: chekmenevapolina024@gmail.com

Аннотация

С помощью монодисперсной гетерогенной модели проведено решение задачи истечения двухфазного потока газокапельной структуры из цилиндрического отверстия с целью определения коэффициентов скорости и расхода фаз и поведения диспергированной струи. Решение данной проблемы позволяет использовать двухфазные газокапельные потоки для организации смесеобразования в камерах сгорания воздушно- реактивных двигателей. Полученная информация о коэффициенте скорости жидкой фазы, как показано в дополнительном одномерном расчете параметров, позволяет решать обратную задачу диспергирования двухфазного газокапельного потока.

Ключевые слова:

двухфазный газокапельный поток, моделирование, истечение из отверстия

Библиографический список

1. Семкин Е.В. Методика моделирования процесса течения жидкости в смесителе, состоящем из двух малорасходных центробежных форсунок // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 4. С. 141-154. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-4-141—154
2. Мосолов С.В., Сидлеров Д.А. Анализ особенностей рабочего процесса в камерах сгорания ЖРД со струйно-центробежными и центробежно-центробежными форсунками // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 2(107). С. 60–71.
3. Семкин Е.В. Cравнение трех моделей течения и перемешивания модельных рабочих тел в смесительном элементе ЖРДМТ тягой 10 ... 15 н, основанных на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса // Инженерный журнал: наука и инновации. 2021. № 2(110). DOI: 18698/2308-6033-2021-2-2057
4. Егорычев В.С., Шаблий Л.С., Кудинов И.В. Моделирование двухфазных потоков в форсунке камеры ЖРД с помощью ANSYS CFD // Известия Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. № 6–3. С. 667–670.
5. Арефьев К.Ю., Воронецкий А.В., Прохоров А.Н. и др. Анализ влияния типа форсунок и направления впрыска жидкости на эффективность двухфазного смесеобразования в канале постоянного сечения // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 7(676). С. 94–104.
6. Khaleghi H., Farani Sani H., Ahmadi M., Mohammadzadeh F. Effects of Turbulence on the secondary breakup of droplets in diesel fuel sprays // Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2021. Vol. 235. No. 2-3, pp. 387-399. DOI: 10.1177/0954407020958581
7. Cui B., Cai M., Li Y. Influence of air—water two-phase flow on the performance of a high-speed inducer // Institution of Mechanical Engineers Part E Journal of Process Mechanical Engineering. 2020. Vol. 234(6), pp. 947-960. DOI: 10.1177/0956797617753606
8. Gelfand B.E. Droplet breakup phenomena in flows with velocity lag // Progress in Energy and Combustion Science. 1996. Vol. 22. No. 3, pp. 201−265. DOI:10.1016/S0360-1285(96)00005-6
9. Борисов А.А., Гельфанд Б.Е., Натанзон М.С., Косов Д.М. Режимы дробления капель и критерии их существования // Инженерно-физический журнал. 1981. Т. 40. № 1. С. 64−70.
10. Engel O.G. Fragmentation of waterdrops in the zone behind an air shock // Journal of Research of the National Bureau of Standards. 1958. Vol. 60. No. 3, pp. 245−280.
11. Ranger A.A., Nicholls J.A. Aerodynamics shattering of liquid drops // AIAA Journal. 1969. Vol. 7. No. 2, pp. 285-290.
12. 12. Pilch M., Erdman C.A. Use of breakup time data and velocity history data to predict the maximum size of stable fragments for acceleration-induced breakup of liquid drop // International Journal of Multiphase Flow. 1987. Vol. 13. No. 6, pp. 741-757. DOI: 10.1016/0301-9322(87)90063-2
13. Бойко В.М., Папырин А.Н., Поплавский С.В. О динамике дробления капель в ударных волнах // Прикладная механика и техническая физика. 1987. № 2. С. 108−115.
14. Бойко В.М., Поплавский С.В. Экспериментальное исследование двух типов срывного разрушения капли в потоке за ударной волной // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 4. С. 76–82.
15. Марчуков Е.Ю., Мухин А.Н., Лепешинский И. и др. Экспериментальное исследование смесительного устройства форсажной камеры газотурбинного двигателя // Известия РАН. Механика жидкости и газа. № 4. С. 3–10. DOI: 10.31857/S0568528122040090
16. Лепешинский И.А., Ципенко А.В., Решетников В.А., Кучеров Н.А., Ся С. Совместное измерение газодинамических параметров двухфазных высококонцентрированных потоков лазерно-оптическими и зондовыми методами // Вестник Московского авиационного института. Т. 26. № 3. С. 152–160.
17. Аврашков В.Н., Гнесин Е.М., Давиденко Д.М., Мещеряков Д.В., Шаво К. Измерение полей скоростей в недорасширенной затопленной горячей струе газа с помощью лазерного измерителя скорости (piv-метод) // Вестник Московского авиационного института. Т. 19. № 1. С. 81–90.
18. Зуев Ю.В., Истомин Е.А., Лепешинский И.А., Решетников В.А., Чабанов В.А. Система лазерных измерений дисперсного состава двухфазных потоков // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 5. С. 80–87.
19. Boiko V.M., Poplavski S.V. The complex of optical methods for study of gas-liquid jets // AIP Conference Proceedings. 2017. 1893(1): 030002. DOI: 10.1063/1.5007460
20. Лепешинский И.А., Решетников В.А., Кучеров Н.А., Зотикова П.В. Многофорсуночный смеситель с двухфазным рабочим телом // Насосы. Турбины. Системы. 2021. № 1(38). С. 5–11.