Вихревые структуры в модельной камере сгорания

Целью работы является экспериментальное исследование динамики вихревых структур, в том числе изучение частотных характеристик поля скорости и распространения волн на концентрированных вихрях и сравнение экспериментальных результатов с теоретическими и численными моделями. Расчеты по последним проводились с использованием коммерческого пакета STAR-CCM+. В процессе расчетов были получены результаты, хорошо согласующиеся с полученными экспериментальными данными, что подтверждает адекватность использованной численной модели.

Ниже представлены экспериментальные картины течений в тангенциальной камере, а также результаты моделирования в CFD пакете STAR CCM+ с использованием k-e модели турбулентности.

Рис. 1. Увеличенный односпиральный вихрь
 
 
Рис. 2. Сравнение экспериментальных данных и результатов моделирования одиночных вихревых структур
 
 
Рис. 3. Сравнение экспериментальных данных и моделирование двуспирального вихря
 

В результате работы было показано, что форма вихревых нитей напрямую зависит от расположения выходной диафрагмы и формы дна и не зависит от числа Рейнольдса. Показано, что вихревые структуры совершают периодические колебания, частота которых линейно зависит от расхода жидкости. В камере с центральной диафрагмой и плоским дном наблюдается прецессия вихревого ядра.

Экспериментальное наблюдение волновых эффектов в вихревой камере с использованием скоростной съемки
 

Расчетные результаты позволяют судить об адекватности выбранной модели турбулентности. Таким образом, в ходе работы с использованием CFD процедур впервые были получены расчетные структуры течений. Проведено численное исследование турбулентного закрученного течения в модельной вихревой камере тангенциального типа.

Публикации:
  1. Е.С. Анохина,  Д.А. Дектерев, С.И. Шторк , C.В. Алексеенко Исследование стационарных вихревых структур в модельной камере сгорания // Вестник НГУ Серия Физика, 2012, №2, с. 56-65
  2. Анохина Е. С., Шторк С.И., Алексеенко С.В. Экспериментальное и численное моделирование стационарных вихревых структур// Современная наука сборник научных статей, 2012 № 2 (10), с. 68-72