МОДЕЛЬ ТУРБУЛЕНТНОЕО ЕОРЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПОДЕОТОВЛЕННОЙ БЕДНОЙ СМЕСИ МЕТАНА И ВОЗДУХА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ RANS И SAS

Abstract

Применительно к полноразмерной малоэмиссионной камере сгорания (МЭКС) ЦИАМ со слабой закруткой потока и с умеренным уровнем турбулентности разработана модель турбулентного горения метановоздушной смеси, основанная на решении уравнения переноса для нормированной концентрации топлива f с оригинальным источниковым членом. Модель позволяет исключить коллизии в местах дополнительного подвода воздуха в зону горения, а также более правильно моделировать догорание смеси за фронтом пламени. Структура источникового члена, использующая функцию плотности вероятности нормированной концентрации топлива, позволяет учитывать колебания фронта пламени для уточнения его осредненного положения, толщины и распределения CO и NOx на фронте и вдалеке за ним. В качестве объекта тестирования предлагаемой модели выбрана лабораторная камера сгорания ONERA (канал с обратным уступом). Результаты расчетов, выполненных методом RANS (Reynolds-averaged Navier–Stokes), позволили получить лучшее (на уровне расчетов методом large-eddy simulation (LES)) описание осредненных полей температуры на фронте и вблизи фронта пламени. Предложенный подход является нересурсоемким, хорошо масштабируется при увеличении степени детализации течения путем увеличения числа ячеек расчетной сетки и может быть использован как в методе RANS и SAS (scale adaptive simulation), так и в методе LES.