автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Исследование и разработка модульных фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени применительно к укороченным прямоточным камерам сгорания газотурбинных двигателей и энергоустановок

На правах рукописи

Варсегов Владислав Львович

Исследование и разработка модульных фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени применительно к укороченным прямоточным камерам сгорания газотурбинных двигателей и энергоустановок

Специальность 05.07.05 - тепловые и электроракетные двигатели

и энергоустановки летательных аппаратов; 01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2004

Работа выполнена на кафедре авиационных двигателей и энергетических установок Казанского государственного технического университета имАНЛу-полева.

Научные руководители - доктор технических наук, профессор

В.А.Костерин;

доктор технических наук, профессор М.Г.Хабибуллин.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

А.Ф.Дрегалин;

кандидат технических наук Н.А.Надыров.

Ведущее предприятие - ОАО Самарский научно-технический комплекс им.Н.Д.Кузнецова.

Защита состоится ^ июня 2004 г. в 10 час. на заседании диссертационного Совета Д 212.070.02 Казанского государственного технического университета им.А.Н.Туполева по адресу: 420111, Казань, К.Маркса, 10, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ им.А.Н.Туполева.

Автореферат разослан НОЯ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н.

¿у^/^^К А.Г.Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ'

Актуальность. Форсирование турбореактивных двигателей сжиганием дополнительного топлива за турбиной является основным и наиболее эффективным способом кратковременного увеличения тяги силовых установок многоцелевых самолетов. Вместе с тем, наличие запаса мощности весьма необходимо и для двигателей самолетов транспортной и гражданской авиации при реализации чрезвычайных режимов полета, а также для силовых установок экранопланов на режимах старта с поверхности воды.

Основными причинами, затрудняющими применение форсажных камер сгорания на летательных аппаратах подобного типа, являются значительное увеличение продольных габаритов и веса силовой установки, а также существенное ухудшение удельных параметров двигателя на нефорсированных режимах вследствие дополнительного сопротивления газовыхлопного тракта. Непродолжительность работы двигателей на режимах повышенной тяги делает применение форсажных камер в подобных случаях крайне нецелесообразным. Решение проблемы может быть достигнуто в результате разработки прямоточных камер сгорания, обеспечивающих низкое гидравлическое сопротивление фронтовых устройств на нефорсированных режимах работы и имеющих длину, позволяющую сохранить первоначальные габариты двигателя.

Минимальное гидравлическое сопротивление прямоточной камеры сгорания может быть достигнуто в результате использования стабилизаторов пламени струйного типа. При этом высокие степени подогрева и устойчивая стабилизация пламени обеспечиваются только при значительном отборе высоконапорного воздуха от компрессора, что связано с ухудшением характеристик двигателя. Применение фронтовых устройств с комбинированными струйно-механическими стабилизаторами пламени позволяет уменьшить потребное количество высоконапорного воздуха и обеспечить высокую полноту сгорания топлива на короткой длине.

Камеры сгорания подобного типа могут быть достаточно эффективно использованы для существенного увеличения мощности наземных энергетических установок, создаваемых на базе авиационных газогенераторов. Пониженная температура газа перед турбиной компрессора, обусловленная необходимостью обеспечения заданного ресурса, позволяет осуществлять значительную степень подогрева газа перед свободной турбиной или котлом-утилизатором. Вместе с тем непрерывный режим работы установок предъявляет повышенные требования к надежности фронтовых устройств. Эффективное охлаждение элементов струйно-механических стабилизаторов высоконапорным воздухом позволяет существенно повысить ее с работы фрон-

РОС национальная

библиотека ,

СПетсрб п% «о иг"

товых устройств подобного типа, а организация процесса горения на короткой длине обеспечивает значительное снижение потребного расхода воздуха на охлаждение корпуса камеры дополнительного подогрева. Возможность регулирования размерами циркуляционных течений и составами топливовоз-душной смеси в них позволяет расширить диапазон устойчивой работы камер дополнительного подогрева и улучшить их экологические характеристики. При этом обеспечение горючих составов топливовоздушной смеси в зонах циркуляции за комбинированными горелочными устройствами возможно при стабилизации пламени на струях газообразного углеводородного топлива без отбора высоконапорного воздуха от компрессора двигателя.

В связи с этим вопросы, связанные с исследованием и разработкой укороченных прямоточных камер сгорания газотурбинных двигателей с фронтовыми, устройствами со струйно-механическими стабилизаторами пламени, имеющими минимальное гидравлическое сопротивление на нерабочих режимах, приобретают весьма актуальное значение.

Цель работы. Целью работы являлась разработка и создание фронтовых устройств прямоточных камер сгорания газотурбинных двигателей и наземных энергетических установок со струйно-механическими стабилизаторами пламени, работающих на жидком и газообразном углеводородных топливах.

Задачи исследования. В ходе выполнения работы решались следующие задачи:

экспериментальное исследование способов топливоподачи в струйно-меха-нические горелочные устройства, разработка распиливающего устройства и исследование влияния геометрических размеров его поточной части на характеристики распиливания;

разработка метода расчета распиливающего устройства; экспериментальное исследование газодинамики течения, смесеобразования и выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами; разработка методов расчета газодинамики течения, смесеобразования и выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами; экспериментальное исследование гидравлического сопротивления струйно-механических стабилизаторов пламени сложных схем;

натурные испытания фронтовых устройств, работающих на жидком и газообразном топливах, в системе авиационного газотурбинного двигателя и энергетической установки на базе авиационного ГТД.

Научная новизна. Предложен и обоснован способ организации рабочего процесса в укороченных прямоточных камерах сгорания, заключающийся в сжигании топлива только в следе за стабилизирующими экранами. Показано, что данный способ может быть реализован при использовании струкно-меха-

нических стабилизаторов пламени, позволяющих существенно снизить потребное количество высоконапорного воздуха и обеспечивающих формирование в потоке циркуляционных течений с мелкомасштабной турбулентностью. Получена зависимость для определения масштаба дробления топлива в потоке, забалластированном продуктами сгорания.

Разработано и экспериментально исследовано распиливающее устройство, представляющее собой центробежную форсунку с кольцевой камерой закручивания. Предложена модель течения и разработан метод расчета центробежной форсунки с кольцевой камерой закручивания, обеспечивающий удовлетворительное согласование с экспериментальными результатами.

Проведены экспериментальные исследования смесеобразования, пределов стабилизации пламени и выгорания топлива за комбинированными струйно-механическими горелочными устройствами. Разработаны методы расчета газодинамики течения, смесеобразования и динамики выгорания топлива за комбинированными стабилизаторами пламени.

Получены экспериментальные результаты испытании прямоточных камер сгорания в системе газотурбинных двигателей РД-9Б и АИ-20 с фронтовыми устройствами со струйно-механическими стабилизаторами пламени, работающими на жидком и газообразном углеводородных топливах.

Практическая ценность. Результаты работы внедрены в камере дополнительного подогрева газа теплоэнергетической установки 2-УВАГ, созданной на базе турбовинтового двигателя АИ-20 и применяемой для нагрева морской воды с целью интенсификации добычи нефти с высоким содержанием парафинов, а также использованы при разработке рекомендаций форсирования двигателей НК-87 силовой установки экраноплана «Лунь».

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментального исследования центробежных форсунок с кольцевой камерой закручивания и метод расчета параметров вихревого течения в кольцевом канале при подводе жидкости от центра к периферии.

2. Результаты экспериментального исследования струйно-механических горе-лочных устройств, работающих на жидком и газообразном топливах.

3. Методы расчета газодинамики течения, смесеобразования и динамики выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами.

4. Результаты стендовых испытаний прямоточных камер сгорания с модульными фронтовыми устройствами, работающими на жидком и газообразном топ-ливах, в системе газотурбинных двигателей.

Степень достоверности полученных результатов. Достоверность полученных результатов определяется применением стандартных апробированных методов измерений, тарировкой и регулярной метрологической провер-

кой используемых приборов, обобщением и сравнением получаемых результатов с опубликованными результатами других авторов и подтверждается удовлетворительной воспроизводимостью опытных данных.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы и отдельные ее части докладывались на:

— II и III Всесоюзных конференциях «Современные проблемы двигателей и энергетических установок летательных аппаратов», Москва, МАИ, 1981, 1985 гг.;

— II межотраслевой научно-технической конференции, посвященной 60-летию ЦИАМ им.П.И.Баранова, Москва, 1990 г.;

международной конференции «Проблемы комплексного освоения трудно-извлекаемых запасов нефти и природных битумов (добыча и переработка)», Казань, 1994 г. (Problems of complex development and production ofhard-ac-cessible oils and natural bitumens (production and refining));

— XV Конгрессе международной конференции по промышленной энергетике, Лейпциг, 1996 г. (XV Kongreß der Internationalen Konferenz fur industriette Energiewirtschaft),

— Международных научно-технических конференциях «Техническое обеспечение создания и развития воздушно-транспортных средств (экранопланов и сверхлегких летательных аппаратов)», Казань, 1994,1996;

Третьей международной конференция по новым энергетическим системам и преобразованию энергии, Казань, 1997 (The third international conference on new energy systems and conversions);

— 2 Международном симпозиуме по энергетике, окружающей среде и экономике (ЭЭЭ-2), Казань, 1998 (2-nd International symposium on energy, environment & economics);

— международной научно-технической конференции, посвященной памяти Н.Д.Кузнецова. - Самара, 2001;

— научно-технических конференциях, проводимых в Казанском научном центре РАН, КГТУ им.А.Н.Туполева, Казанском артиллерийском университете и др.

Личный вклад автора. Автор непосредственно участвовал в создании экспериментальных установок, рабочих отсеков и фронтовых устройств натурных прямоточных камер сгорания, им проведены экспериментальные исследования, выполнены обработка, анализ и обобщение полученных результатов, разработаны методы расчетов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, 26 тезисов докладов на научно-технических конференциях, семинарах, симпозиумах, получено 7 авторских свидетельств на изобретения и 1 патент.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается актуальность исследуемых вопросов, сформулированы цели работы и задачи исследований.

В первом разделе приводится обоснование выбранного способа организации рабочего процесса в укороченных прямоточных камерах сгорания. С позиций теории микродиффузионного горения Д.А.Франк-Каменецкого рассматриваются преимущества модульного способа организации рабочего процесса применительно к камерам сгорания подобного типа.

Организация процесса сгорания топлива на короткой длине предполагает использование механизмов сжигания, позволяющих существенно увеличить турбулентную скорость распространения пламени. Рассмотрены основные факторы, влияющие на механизм турбулентного горения.

Поскольку для турбулентного фронта пламени скорость горения, по аналогии с нормальной скоростью распространения пламени, определяется с точностью до безразмерного множителя выражением

то увеличение скорости распространения пламени в турбулентных потоках возможно либо за счет интенсификации турбулентного обмена, определяемого масштабом турбулентности и среднеквадратичной пульсационной составляющей скорости либо в результате ускорения протекания химических реакций, приводящего к уменьшению времени сгорания

Если рассматривать влияние турбулентности на скорость распространения пламени ограничивающимся только интенсификацией процессов переноса при неизменном времени сгорания, то скорость горения получается пропорциональной нормальной скорости распространения пламени:

Масштаб турбулентности в этом случае должен быть соизмерим с тепловой толщиной фронта пламени. Этот вид турбулентного горения практически реализуется только при чрезвычайно мелкомасштабной турбулентности.

Горение однородной смеси в условиях крупномасштабной турбулентности не может рассматриваться при неизменном времени сгорания. Действие крупномасштабной турбулентности выражается локализацией фронта пламени в отдельных очагах, внутри которых турбулентность не оказывает влияния

на процесс горения, и пламя распространяется с нормальной скоростью ии. Обозначая линейный размер очага горения через /', получим соотношение для скорости горения в случае крупномасштабной турбулентности:

Предположив соизмеримость размера очага горения и масштаба турбулентности, получим, что турбулентная скорость горения пропорциональна среднему геометрическому из нормальной скорости распространения пламени и пульсационной составляющей скорости набегающего потока

Поскольку в диффузионной области процесс предварительного смешения горючего и воздуха не является идеальным, то время сгорания при микродиффузионном горении определяется не временем протекания химической реакции, а временем смешения. Если смешение происходит посредством турбулентной диффузии, то скорость горения будет пропорциональна

где 5- средний размер объемов, на которые раздроблено горючее в воздухе, называемый масштабом дробления.

Уточнение понятия масштаба дробления топлива приводится в работах Л.А.Клячко, исследовавшего характер распределения топлива в факеле центробежной форсунки. При впрыскивании жидкого топлива в сносящий поток в нем образуются переобогащенные зоны, горение в которых возможно только в результате смешения паров топлива с воздухом. В качестве масштаба дробления предлагается принимать объем, содержащий количество кислорода, необходимое для сгорания паров топлива, образующихся в результате испарения капли топлива заданного размера:

Это выражение справедливо для оценки диффузионного смешения при сжигании дисперсного факела в потоке воздуха, не забалластированного продуктами сгорания.

В настоящей работе предложена зависимость, позволяющая определять масштаб дробления топлива при диффузионном смешении топливного факела в потоке, содержащем продукты сгорания:

«т

включающая коэффициент избытка воздуха на первой стадии горения а0, которая может быть использована для оценки параметров турбулентной диффузии в форсажных камерах сгорания.

Очевидно, что рассмотренный механизм микродиффузионного турбулентного горения имеет место, если масштаб дробления топлива является величиной того же порядка, что и масштаб турбулентности потока. В этом случае величины и будут соизмеримы, и процесс смешения будет протекать посредством турбулентной диффузии. При этом ит~иг, время сгорания определяется коэффициентом турбулентной диффузии, а толщина фронта пламени будет пропорциональна масштабу дробления топлива.

Если масштаб турбулентности в зоне горения существенно превышает масштаб дробления, то процесс смешения объемов горючего с воздухом внутри турбулентного вихря происходит посредством молекулярной диффузии, скорость горения при этом значительно уменьшается, а толщина фронта пламени растет. Зависящее от диффузионных процессов время сгорания в этом случае определяется величиной коэффициента молекулярной диффузии.

Поскольку в прямоточных камерах сгорания традиционного типа турбулентность в зоне воспламенения топливовоздушной смеси генерируется посредством взаимодействия потока с плохообтекаемым телом, то масштаб турбулентности в ней будет порядка ширины экрана. При этом масштаб дробления топлива, характеризуемый дисперсностью топливного факела, является величиной существенно меньшего порядка, что делает механизм турбулентного горения зависимым от процессов молекулярной диффузии, определяющих характер смешения микрообъемов горючего и воздуха внутри турбулентного вихря. Существенное увеличение турбулентной скорости горения в данном случае может быть достигнуто в результате уменьшения масштаба турбулентности в зоне воспламенения топливовоздушной смеси.

По мере удаления от экрана масштаб турбулентности еще более возрастает. Это приводит к значительному уменьшению скорости горения, возрастанию толщины фронта пламени и увеличению времени сгорания на больших расстояниях от экрана.

Различие механизмов турбулентного горения в следе за стабилизирующим экраном и в потоке, где происходит распространение фронтов пламени, позволяет в качестве способа организации рабочего процесса в укороченных прямоточных камерах сгорания использовать модульный принцип, предусматривающий сжигание топлива только в зонах циркуляции за стабилизирующими устройствами без дополнительной подачи топлива в набегающий поток.

Влияние газодинамической структуры потока на характеристики процессов диффузионного горения определило применение струйных способов сжигания топлива, обеспечивающих формирование циркуляционных течений с мелкомасштабной турбулентностью. Показано, что предложенный способ организации рабочего процесса может быть реализован в модульных фронтовых устройствах с комбинированными струйно-механическими стабилизаторами пламени.

Во втором разделе представлены результаты исследования способов то-пливоподачи, обеспечивающих необходимые характеристики процесса горения, гидравлических испытаний предложенного распиливающего устройства, а также результаты разработки метода расчета его параметров.

Экспериментальные исследования по визуализации процесса распыли-вания топлива за струйно-механическими экранами, проведенные при раз-

Моделирование течения в коль-

устройства с кольцевой центробежной форсункой цевой центробежной форсунке про-

ных теорий и методов расчета, которые условно можно разделить на две большие группы: теории, для построения которых используются экстремальные принципы - принцип максимума расхода или минимума удельной энергии, и методы расчета, основанные на решении уравнений движения жидкости.

Предлагаемый метод расчета основан на теории центробежной форсунки Г.Н.Абрамовича, использовавшего для замыкания теории принцип максимума расхода, устанавливающий зависимость коэффициента заполнения сопла центробежной форсунки от коэффициента расхода. В рассматриваемой теории течение в сопле центробежной форсунки может быть устойчивым только в том случае, когда размеры воздушного вихря обеспечивают максимальный расход жидкости через форсунку.

Поскольку подача топлива в комбинированные струйно-механические стабилизаторы пламени связана с применением центробежных форсунок, у которых топливо подводится в камеру закручивания от центра к периферии,

тангенциальиые каналы

личных способах топливоподачи, показали, что наиболее приемлемые характеристики по окружной равномерности распределения топлива и дисперсности топливного факела обеспечивает схема с использованием центробежной форсунки с кольцевой камерой закручивания (рис.1).

водилось на основе анализа извест-

то камера закручивания и сопло имеют кольцевое сечение, а тангенциальные каналы подачи топлива расположены в топливоподводящей трубке.

Сложности расчета связаны с определением момента количества движения жидкости относительно оси форсунки на начальном участке. Формирование вихревого течения происходит в результате взаимодействия струй жидкости с внутренней поверхностью камеры закручивания (рис.2). При этом наряду с моментом количества движения жидко -сти, направленным в сторону основного вращения, образуется отрицательный момент количества движения, величина которого определяется геометрическими параметрами форсунки.

Расчет растекания струи при взаимодействии с наклонно расположенной поверхностью выполнен аналогично методу, предложенному В.А.Курочкиным. Пренебрегая кривизной цилиндрической поверхности камеры закручивания в результате интегрирования уравнений неразрывности и движения, записанных в цилиндрической системе координат, получены следующие аналитические выражения для определения скорости и толщины слоя жидкости при растекании по плоскости от точки соударения:

С учетом особенностей течения реальной жидкости получены уравнения для определения объемных расходов жидкости, поступающих в сторону основного вращения и в противоположном направлении:

где

1 + сод2 а 2 соха

; к0 и а-

константы, зависящие от свойств жидкости и ус-

ловий взаимодействия струи со стенкой.

Средние значения скоростей жидкости на радиусе г в каждом направлении вращения можно вычислить по выражениям:

•я) И>„

м>. =

&упд]-"(2-

и> =

яВ , 8У" д['"(2-п)

*В ' ™0[г2-п -г*-)+1

Тогда суммарный момент количества движения жидкости выразится зависимостью:

с =

М 0.«

Мг

Мг

1 + Ц? 2Л»

где

к Лк

- радиус камеры закручивания.

В качестве геометрической характеристики форсунки в предлагаемом методе расчета используется эквивалентная характеристика определяемая по-

0 м 0.« Ш 0.» 1

Гп>

Рис.3. Зависимость относительных моментов количества движения жидкости от относительного радиуса топливоподводящей трубки

величине момента количества движения жидкости на входе в камеру закручивания. зависящего от относительного радиуса топливной трубки

(рис.3).

Проведено экспериментальное исследование центробежных форсунок с кольцевой камерой

закручивания в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров. Достаточно хорошее обобщение экспериментальных данных свидетельствует о допустимости применения и удовлетворительной надежности предложенного метода расчета (рис.4).

Третий раздел посвящен разработке метода расчета газодинамики течения за комбинированными струйно-механическими горелочными устройствами, представляющего собой течение в следе за плохообтекаемым телом с выдувом на кормовую поверхность высоконапорной газовой струи и образованием зоны циркуляции. Метод расчета основан на использовании метода крупных частиц О.М.Белоцерковского и Ю.М.Давыдова, разработанного на принципе алгоритмов метода частиц в ячейках Ф.Харлоу. Расчетная модель строится на расщеплении нестационарных уравнений Эйлера по физическим процессам. Моделируемая среда заменяется системой жидких частиц, совпадающих с границами ячеек эйлеровой сетки. Стационарное решение, если оно существует, получается в результате установления по времени. При расчете течений со сложной структурой потока метод позволяет реализовать нестационарные схемы сквозного счета без предварительного выделения особенностей течения. Это обеспечивает возможность расчета течений с выду-вом и отсосом газа в отдельных ячейках. Возможность расчета обтекания тел произвольной формы обусловлена использованием дробных ячеек и неравномерных сеток.

Существо метода заключается в разбиении расчета каждого временного шага на три этапа:

эйлеров этап, на котором рассматривается изменение за время импульса и энергии лагранжева элементарного объема жидкости, расположенного внутри эйлеровой ячейки, то есть определяются промежуточные значения искомых параметров потока ^>(«,7,£), пренебрегая эффектами, связанными с перемещением жидкости через границы ячеек фиксированной сетки; лагранжев этап, на котором моделируется движение частиц через границы эйлеровых ячеек и происходит перераспределение частиц по пространству. Этап связан с вычислением плотности потока массы при движении жидкости через границы эйлеровых ячеек;

заключительный этап, на котором определяется за время изменение параметров потока в элементарной эйлеровой ячейке, полученной возвращением лагранжева объема в исходное положение, то есть в соответствии с условиями консервативности вычисляются окончательные значения параметров потока на основе законов сохранения массы, импульса и энергии для каждой ячейки рассматриваемой области течения.

Вычисления фактически проводятся в локально-лагранжевых координатах с последующей интерполяцией на эйлерову расчетную сетку. В качестве исходных уравнений используются дифференциальные нестационарные двумерные уравнения Эйлера в дивергентном виде в цилиндрических координатах:

В основе расчета используются конечно-разностные аппроксимации дифференциальных уравнений первого порядка точности по времени и второго по пространству. Поток масс определялся по формулам первого порядка точности. В целом разностная схема является дивергентно-консервативной. В качестве граничных условий на твердой стенке использованы условия прилипания, что при наличии положительного градиента давления в следе за телом приводит к образованию отрыва на гладких поверхностях. На открытой границе проводилась экстраполяция параметров потока нулевого порядка изнутри.

Для обеспечения устойчивости метода при расчете течений с малыми дозвуковыми скоростями и числами Куранта, близкими к единице, на эйлеровом этапе использована частично неявная по давлению схема, позволяющая проводить устойчивый счет без введения дополнительных членов искусственной вязкости.

л+1

Промежуточное значение давления используемое на эйлеровом

и энергии

этапе для определения значений скоростей потока

определялось в результате разложения производной давления по времени в ряд Тейлора:

Ри

р") _ др [ Д/ д2р | Д/ ~ д! 2 д!2

В результате несложных преобразований, пользуясь уравнением состояния в виде,

р = р{к-1)

получено уравнение для определения промежуточного давления на эйлеровом этапе в конечно-разностном виде для неравномерной сетки:

Проведены расчеты по предлагаемой модели, обеспечивающие на довольно грубой сетке, вполне удовлетворительное качественное согласование с результатами экспериментов (рис.5).

— — н ■ — — — —

— — — — — —

— — — — — —

— — — — — —

— — - - — — — —

— в1

— — — - 1 ы — — —

ж -> — — —

— ■1 ■ ь _—_ ч. _—-

ш ■■пмиша оп ■■Ш11111ВВ Ш ШЯ

q -20; Т* - 333 К; 7у - 293 К; ^Ь0с10 -3,87; £>„ - ЮЛ

Ч -33; То -343К-, Ту -300А"; -4; £>„-12,4.

Рис.5. Поле скоростей за комбинированным струйно-механическим стабилизатором пламени, полученное в результате расчета, и замеренное в экспериментах

В четвертом разделе рассмотрены вопросы разработки метода расчета динамики выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами.

При распыливании топлива в стабилизирующую струю наиболее крупные капли топливного факела, имеющие максимальный динамический участок траектории, выносятся за пределы циркуляционного течения и не участвуют в формировании составов топливовоздушной смеси в ней. Определение количества топлива, формирующего состав топливовоздушной смеси в слое смешения, является достаточно сложной задачей, связанной с расчетом траекторий отдельных капель, формирующих объем топливного факела.

В работе расчет выгорания выполнен для гомогенных топливовоздуш-ных смесей. Такие режимы могут быть реализованы при высокой температуре газового потока за турбиной двигателя или температуре стабилизирующей струи, а также при сжигании газообразного топлива. Очевидно, что различие интенсивностей турбулентности в циркуляционном течении и слое смешения, а также разное время пребывания топливовоздушной смеси в зоне горения, будет оказывать существенное влияние на механизм сгорания топлива в различных областях. Выгорание топлива в набегающем потоке протекает преимущественно по законам турбулентного горения, в то время как в следе за стабилизатором пламени преобладает кинетический механизм.

Метод расчета основан на выделении в потоке характерных областей, выгорание топлива в которых протекает по различным механизмам. Такой подход для расчета прямоточной камеры сгорания впервые предложен в работах В.А.Костерина, Б.А.Рогожина, В.Т.Дудкина. Выгорание части топливовоздушной смеси, ограниченной питающей трубкой, формирующей состав в зоне циркуляции, рассчитывается по уравнениям химической кинетики. Оставшееся топливо сгорает в кольцевом канале вокруг питающей трубки. Расчет выгорания этой части топлива основан на использовании уравнений энергии для потока свежей смеси и продуктов сгорания, уравнений сохранения массы для свежей смеси и всего потока, уравнения количества движения и уравнения адиабаты:

Г.1. "Г---С _ т .

р о 2 Р * 2

и>2

с Т +—"■ •

Л,., " Рс,л ) = рщ (Р. - ) ^ + р^ЬБ;

Г.

ч

-ОД'-

Замыкается система уравнением Г.Тзяна и эмпирической зависимостью для определения толщины* турбулентного фронта пламени, полученной К.П.Власовым на основе экспериментальных данных по измерению толщины турбулентного фронта пламени ионизационным датчиком:

гс ~ х-^м1[и1-\) ' <т=/{х)\ За = гс-гп. После приведения уравнений к безразмерному виду получим:

тп = ^п те •

«Т =гс ~гп:

('с,.,

-('с-г^У;

[ГсМ Г«. .

с 2А и А2 Л'

где е=т4-

*п) Ч Ч с * Динамика выделения теплоты по длине камеры сгорания, которая может быть приближенно принята равной химической полноте сгорания топлива, определяется зависимостью:

»7фр =

1

Л"»

Горение в цилиндрическом канале за стабилизатором, ограниченном размерами циркуляционного течения, рассчитывается по уравнению скорости химической реакции:

-— = к СуС*Т°*е~

ЛТ

В результате несложных преобразований получено расчетное уравнение для реакции второго порядка:

1

где

1 + аг

первый критерий подобия Дамкелера, который приближенно может быть оценен по уравнению:

здесь Тг = 71 —

I Ср 1 хит

— условная температура, при которой сгорает ос-

новное количество топлива;

!УС0 - средняя скорость движения смеси в цилиндрическом канале за

'сРтр

стабилизатором, ограниченном размерами циркуляционного течения.

Суммарная полнота сгорания топлива в конкретном сечении камеры определяется с учетом баланса расходов воздуха в каждую расчетную область:

Экспериментально установлено, что характер выгорания топлива за комбинированными горелочными устройствами при стабилизации пламени на струях гомогенной топливовоздушной смеси близок к кинетическому механизму (рис.6). При этом на длине порядка 2-3 диаметров зоны циркуляции процесс горения практически завершается. Переход на двухфазные смеси приводит к существенному снижению сум-

марной полноты сгорания за счет доли топлива, сгорающей за пределами циркуляционного течения. На рисунке представлено выгорание за струйно-механическим стабилизатором, работающим на жидком топливе, когда процесс горения осуществляется как в зоне циркуляции, так и в слое смешения.

Необходимо отметить, что увеличение скорости и снижение температуры набегающего потока приводит с заметному снижению полноты сгорания топлива за пределами циркуляционного течения, слабо влияя на характеристики процесса горения в зоне циркуляции (рис.7).

Пятый раздел посвящен разработке и экспериментальному исследованию на моделях и в системе турбореактивных двигателей РД-9Б и АИ-20 фронтовых устройств с модульными струй-но-механическими горелочными устройствами, работающими на жидком и газообразном углеводородных топливах, а также проверке адекватности предлагаемых моделей и методов расчета.

Схемы и внешний вид фронтовых устройств и прямоточных камер сгорания, работающих на жидком топливе, представлен на рис.8-10.

Экспериментальные исследования фронтовых устройств показали, что они обеспечивают необходимые степени подогрева и высокую полноту сгорания топлива на длине, соизмеримой с длиной зон циркуляции, формирующихся за комбинированными струйно-механическими модульными элементами. При этом даже на режимах максимального форсирования тяги наблюдалась устойчивая работы камер без перегрева элементов конструкции и без образования факела, выходящего за срез двигателя. Форсирование двигателя при обеспечи-

вает увеличение тяги в 1,6-1,8 раза с примерно таким же возрастанием удельного расхода топлива (рис.11). Подобный режим работы связан с увеличением температуры газа перед турбиной и поэтому может быть использован только лишь при реализации чрезвычайных режимов полета. Форсирование двигателя по закону регулирования

Т* = const, tt = const обеспечивает увеличение тяги двигателя на 20-25% при возрастании удельного расхода топлива на 30-60% (рис.12).

Прямоточные камеры сгорания с модульными фронтовыми устройствами струйно-механического типа обеспечивают достаточно высокую полноту сгорания топлива, при этом с обогащением составов топливовоздушной смеси стабилизирующих струй полнота сгорания топлива возрастает (рис.13).

На нефорсированных режимах работы потери полного давления в форсажных камерах сгорания, подобного типа при на превышают

1,5-2% (рис. 14).

Испытания фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени (рис.15), работающими на газообразном углеводородном топливе, представляющем собой попутный газ, состоящий, в основном, из метана, были проведены на теплоэнергетической установке 2-УВАГ, предназначенной для нагрева морской воды с целью интенсификации добычи нефти с высоким содержанием парафинов. Фронто-

ч»

0,9

0,8

0,7

0,04 0,08: 0,12 0,18 а, 0,2 0,4 0,8 0,8 X,

Рис.13. Полнота сгорания топлива Рис14- Потери полного давления

в форсажной камере сгорания в форсажной камере сгорания

вые устройства подобного типа обеспечивали высокую полноту сгорания топлива (рис.16), но требовали для формирования горючих составов топливо-воздушной смеси в зонах циркуляции отбора высоконапорного воздуха от компрессора двигателя.

С целью исключения отбора высоконапорного воздуха от компрессора двигателя были проведены исследования, направленные на увеличение параметра смешения струйных экранов с целью обеднения составов топ-ливовоздушной смеси в зонах циркуляции при работе на струях газообразного топлива. Это может быть достигнуто применением струйно-механических стабилизирующих устройств сложных схем (рис. 17), содержащих радиальные пластины, выполняющие роль тур-булизаторов и, одновременно, позволяющих увеличить поверхность циркуляционных течений при сохранении их объема. Подобные стабилизаторы пламени обеспечивают устойчивое горение на струях газообразного топлива без дополнительной подачи воздуха в струю.

Исследование гидравлического сопротивления струй-но-механических стабилизаторов сложных схем в широком диапазоне изменения геометрических параметров показали хорошее обобщение экспериментальных результатов по степени затенения потока зонами циркуляции, формирующимися за фронтовыми устройствами подобного типа (рис.18).

Фронтовое устройство камеры дожигания установки 2-УВАГ, разработанное на основе этих исследований (рис.19), обеспечивало устойчивую работу установки без перегрева элементов конструкции в пределах всего эксплуатационного ресурса, высокую полноту сгорания топлива, надежный запуск и широкий диапазон регулирования рабочих режимов.

1 1.0 0.5

• оя _о.г о.з 7

Рис. 18. Гидравлическое сопротивление струйно-механических стабилизаторов сложных схем

Рис.19. Общий вид фронтового устройства камеры дожигания теплоэнергетической установки 2-УВАГ

В заключительном разделе приводятся краткие выводы, содержащие основные положения проделанной работы: 1. Предложен и обоснован способ организации рабочего процесса в укороченных прямоточных камерах сгорания, заключающийся в сжигании топлива только в следе за стабилизирующими экранами. Показано влияние масштаба турбулентности на характеристики турбулентного диффузионного горения. В качестве стабилизирующих устройств предложено использование струйно-механических экранов, позволяющих существенно снизить потребное количество высоконапорного воздуха и обеспечивающих формирование в потоке циркуляционных течений с мелкомасштабной турбулентностью. Получена зависимость для определения масштаба дробления топлива в потоке, забалластированном продуктами сгорания.

2. Разработано и экспериментально исследовано устройство для распылива-ния жидкого топлива в струйно-механических стабилизаторах пламени, обеспечивающее необходимую дисперсность топливного факела и окружную равномерность распределения топлива по сечению стабилизирующей струи. Предложен метод расчета распыливающих устройств подобного типа.

3. Предложен метод расчета газодинамики течения за струйно-механически-ми стабилизаторами пламени, обеспечивающий вполне удовлетворительное качественное согласование с результатами экспериментов.

4. Проведено экспериментальное исследование и предложен метод расчета выгорания топливовоздушной смеси за модульными фронтовыми устройствами со струйно-механическими стабилизаторами пламени, позволяющий учитывать различие механизмов горения в следе за стабилизирующим устройством и в потоке.

5. Проведены натурные испытания модульных фронтовых устройств, работающих на жидком и газообразном углеводородном топливах, в качестве форсажных камер сгорания авиационных двигателей и камер дополнительного подогрева газа энергетических установок. Камеры показали надежную работоспособность и достаточно хорошую корреляцию результатов модельных и натурных испытаний.

Список публикаций по теме диссертации

1. Варсегов В.Л., Костерин ВА, Воронцов ВА, Хисматуллин А.Я., Карунин А.Г., Булыгин П.А., Химич В.Л. / Тезисы докл. II Всесоюзной конф. «Современные проблемы двигателей и энергетических установок летательных аппаратов». - М.: МАИ, 1981.

2. Воронцов ВА, Варсегов В.Л., Костерин В.А., Карунин А.Г., Хисматуллин А.Я., Булыгин П.А., Химич ВЛ. / 8-я научно-техн. конференция КВВКИУ РВ им.М.Н.Чистякова. - Казань, 1983.

3. Варсегов В.Л., Воронцов В.А., Карунин А.Г., Костерин А.В., Костерин В.А., Хисматуллин А.Я. Фронтовое устройство камеры сгорания газотурбинного двигателя. А.с. № 1040877, 1983.

4. Булыгин П.А., Варсегов В.Л., Воронцов В.А., Карунин А.Г., Костерин В.А., Химич В.Л., Хисматуллин АЛ. Фронтовое устройство. А.с. № 1064703,1983.

5. Костерин ВА, Воронцов ВА, Хисматуллин А.Я., Кравцов Я.И., Сорокин ВА, Дергачев А.А., Батырьаев М.Д., Репин А.П., Варсегов ВЛ., Булыгин П.А., Химич В.Л. Фронтовое устройство камеры сгорания. А.с. № 1114098, 1984.

6. Варсегов В.Л., Костерин В.А., Воронцов В.А., Хисматуллин АЛ. / Тезисы докл. III Всесоюзной конф. «Современные проблемы двигателей и энергетических установок летательных аппаратов». - М.: МАИ, 1985, с.ЗО.

7. Воронцов В.А., Хисматуллин А.Я., Костерин В.А., Булыгин П.А., Перевозкин Г.С., Химич В.Л., Варсегов В.Л., Карунин А.Г. Фронтовое устройство форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя. А.с. № 1159364,1985.

8. Воронцов В.А., Шалаев Г.М., Костерин В.А., Хисматуллин АЛ., Тудан В.И., Диканев В.А., Костюченко А.Е., Варсегов В.Л., Карунин А.Г. Фронтовое устройство форсажной камеры сгорания газотурбинного двигателя. А.с. № 1343968,1987.

9. Диканев В.А., Хисматуллин А.Я., Воронцов В.А., Костерин В.А., Костюченко

A.Е., Иноземцев А.А., Варсегов В.Л., Каринин А.Г. Форсажная камера сгорания газотурбинного двигателя. А.с. № 1445323,1988.

10. Варсегов В.Л. Моделирование вихревого течения жидкости в кольцевом цилиндрическом канале. / Тез. докл. I Республ. научно-техн. семинара молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы использования достижений науки и техники в народном хозяйстве». - Казань, 1989, с.55.

11. Варсегов В.Л., Воронцов В.А., Диканев В.А., Карунин А.Г., Костерин В.А., Костюченко А.Е., Хисматуллин АЛ. Газодинамический стабилизатор пламени. А.с. № 1533420,1989.

12. Варсегов В.Л., Воронцов В.А., Костерин В.А. Исследование модульных фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени для сжигания жидкого и газообразного топлива. / П межотраслевая научно-техн. конференция, поев. 60-летию ЦИАМ им.П.И.Баранова. - М.: 1990.

13. Варсегов В.Л., Воронцов В.А.» Хисматуллин АЛ., Карунин А.Г., Костерин

B.А., Кравцов Я.И., Садыков А.Ф., Репин А.П. Фронтовое устройство и организация процесса горения в камере дожигания теплоэнергетической установки на базе авиационного ГТД. / Теплоэнергетика и энерготехнология в проблемах добычи нефти и битума. - Казань: КНЦ АН СССР, 1991, с.86-96.

14. Варсегов В.Л. К выбору оптимальной степени затенения потока струйными стабилизаторами пламени. / Тез. докл. 12 научно-техн. конф. «Некоторые вопросы эксплуатации и совершенствования военной техники и вооружения». -Казань, 1991, с.65-68.

15. Varsegov V.L., Kosterin V.A., Kravtsov Ya.I. Jet methods of natural gas combustion in chambers of additional preheating of GTI. / Proceedings international conférence "Problems of compîex development and production ofhard-accessible oils and natural bitumens (production and refining)". - Kazan, 1994, vol.IV, p. 19851988.

\6. Kravtsov Ya.I., Kosterin V.A., Varsegov V.L. Heat energetic installations based on aircraft gas turbine engines for thermal method of hard-to-recover oils and natural bitumens. / Proceedings international conference "Problems of complex development and production of hard-accessible oils and natural bitumens (production and refining)".-Kazan, 1994, vol.VI, p. 1985-1988.

17. Варсегов В.Л. Исследование модульных фронтовых устройств со струй-но-механическими стабилизаторами пламени применительно к укороченным форсажным камерам сгорания газотурбинных силовых установок эк-ранопланов. / Тезисы докл. Всероссийск. научно-техн. конференции «Техническое обеспечение создания и развития воздушно-транспортных средств (экранопланов и сверхлегких летательных аппаратов)». - Казань, 1994, с.58.

18. Гортышов Ю.Ф., Садыков А.Ф., Стельмаков В.П., Костерин В.А., Кама-лов И.П., Попов И.А., Варсегов В.Л., Варламов И.А., Муллаянов И.М., Варсегова Л.П. Разработка и технико-экономическое обоснование систем автономного теплоснабжения НПО Татэлектромаш. Научно-техн. отчет. -Казань, АН РТ, 1994. 129 с.

19. Костерин В.А., Варсегов В.Л., Кравцов Я.И. Газодинамическая стабилизация пламени в теплоэнергетических установках. / Юбилейн. научн. сессия, поев. 50-летию КНЦ РАН. - Казань, 1995.

20. Варсегов ВЛ, Гагай B.C., Гортышов Ю.Ф., Королев А.Н., Костерин В.А., Кравцов Я.И., Павлов А.Ф., Попов И.А., Садыков А.Ф., Торбин В.М., Ха-бибуллин М.Г., Хайруллов Д.С. Нетрадиционные технологии тепло- и электроснабжения промышленных предприятий на базе авиационных ГТД. / XV Конгрессе международной конференции по промышленной энергетике, Лейпциг, 1996. 9 с. (XV Kongreß der Internationalen Konferenz für industrielle Energiewirtschaft).

21. Костерин В.А., Варсегов В.Л. Организация рабочего процесса в укороченных форсажных камерах сгорания модульного типа для силовых установок экранопланов. / Тезисы докл. межд. научно-техн. конф. «Экрано-план - 96», - Казань, 1996, с.82.

22. Варсегов В.Л. Исследование гидравлического сопротивления комбинированных стабилизаторов пламени сложных схем. / Тез. докл. и сообщ. 8-го научно-техн. семинара «Внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика». - Казань, 1996, с.5.

23. Варсегов В.Л. К расчету кольцевой центробежной форсунки с внутренним подводом топлива. / Тез. докл и сообщ. 8-го научно-техн. семинара «Внут-рикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика». - Казань, 1996, с.5.

24. Варсегов В.Л. Моделирование течения за комбинированным стабилизатором пламени в дозвуковом газовом потоке. / Тез. докл. и сообщ. 8-го научно-техн. семинара «Внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика». - Казань, 1996, сб.

25. Alemasov V.E., Kravtsov Ya.I., Gortyshov Yu.F., Kosterin V.A., Varsegov V.L., Pavlov A.F., Khabibullin M.G., Torbin V.M. Gagay V.S., Korolev A.N. On most promising directions of GTJ-based power system development. / The third international conference on new energy systems and conversions. - Kazan, 1997, p.205-

26. ^§стерин в.А., Варсегов В.Л.'Оценка эффективности применения газодинамических и комбинированных стабилизаторов пламени в двигателях с изменяемой степенью двухконтурности. / Тез. докл. и сообщ. 9-го научно-техн. семинара «Внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика». - Казань, 1997, с.23.

27. Varsegov V.L., Kosterin V.A., Kravtsov Ya.I., Khabibullin M.G. Possibilities of increasing the efficiency of heat-power installations on the base of aircraft gasturbine engines. /Proceedings of the 2-nd International symposium on energy, En-

28. тАлемеов <В.Е«>&рввяр£Я!И, ХбябулЭЙ& М-ГИГорГышов Ю.Ф., Костерин-В.А., Варсегов В.Л. Об одном направлении повышения эффективности энергетических систем на базе авиационных газотурбинных двигателей. / Изв. АН, Энергетика, №4, 1998, с.92-96.

29. Костерин В.А., Алемасов В.Е., Кравцов Я.И., Хабибуллин М.Г., Гортышов Ю.Ф., Тарасевич С.Э., Варсегов В.Л. Газотурбинные энергетические установки с утилизацией тепла выхлопных газов. / Ш Всероссийская конференция и выставка «Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения». - Нижний Новгород, 1999.

30. Алемасов В.Е., Варсегов В.Л., Костерин В.А., Кравцов Я.И. О повышении эффективности теплоэнергетических систем на базе авиационных газотурбинных двигателей. / Юбил. научн. конф. КНЦ РАН и АН Татарстана, посв. 275-летию РАН, - Казань, 1999.

31. Алемасов В.Е., Кравцов Я.И., Варсегов В Л., Гортышов Ю.Ф., Костерин В.А., Павлов А.Ф., Хабибуллин М.Г., Гагай B.C., Королев А.Н., Рогов В.И. Автономная ТЭЦ на базе газотурбинных технологий. / Материалы научно-практ. конф. «Энергосбережение в химической технологии 2000». - Казань, 2000, с.60-63.

32. Алемасов В.Е., Кравцов Я.И., Варсегов В.Л., Гортышов Ю.Ф., Костерин В.А., Павлов А.Ф., Хабибуллин М.Г., Гагай B.C., Королев А.Н., Рогов В.И. Автономная ТЭЦ на базе газотурбинных технологий. / Материалы научно-практ. конф. «Энергосбережение в химической технологии 2000». - Казань, 2000, с.60-63.

33. Шалаев Г.М., Агафонов О.В., Варсегов ВЛ., Малышев С.Л. Исследование модели камеры сгорания промежуточного подогрева с модульной системой плоских газодинамических экранов во фронтовом устройстве. / Тезисы докл. Международной научно-техн. конференции, посв. памяти Н.Д.Кузнецова. - Самара, 2001, с.230-231.

34. Костерин В.А., Мотылинский И.П., Алексеев Ю.С., Гилязов М.Ш., Носов Л.А., Дудкин В.Т., Воронцов ВА, Варсегов ВЛ., Карунин А.Г. Газодинамическая стабилизация пламени - возможности и перспективы применения в авиационных двигателях и наземных установках. / Тезисы докл. Международной научно-техн. конференции, посв. памяти Н.Д.Кузнецова. -Самара, 2001, с.231-233.

35. Гортышов Ю.Ф., Варсегов ВЛ., Костерин В.А., Тарасевич С.Э. Повышение эффективности автономных энергетических систем на базе газотурбинных установок авиационного типа. / Тезисы докл. отчетн. конф.-выст. по подпрогр. «Топливо и энергетика» научно-техн. прогр. «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». - М.: Изд-во МЭИ, 2001, с.51-52.

36. Алемасов В.Е., Кравцов Я.И., Седых А.Д., Хабибуллин М.Г., Павлов А.Ф., Гортышов Ю.Ф., Костерин В.А., Тарасевич С.Э., Варсегов В.Л. Способ утилизации низкопотенциальной энергии выхлопных газов газотурбинной установки и установка утилизации низкопотенциальной энергии выхлопных газов газотурбинной установки для осуществления способа. Патент РФ.

37. Варсегов ВЛ. К расчету центробежной форсунки с кольцевой камерой закручивания. / Вестник КГТУ им.А.Н.Туполева. - Казань, 2004, №2, 13 с.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л.1,75. Усл.печ.л. 1,62. Усл.кр.-отт. 1,62. Уч.-издл.1,09. Тираж 100. Заказ Д 89. Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, КМаркса, 10.

Введение

1. Организация рабочего процесса в укороченных камерах сгорания прямоточного типа

Выводы

2. Исследование и разработка распиливающего устройства

2.1. Постановка задачи и основные цели исследования

2.2. Обзор некоторых теорий и методов расчета центробежных форсунок

2.3. Разработка метода расчета распиливающего устройства.

2.3.1. Определение параметров жидкости на начальном участке камеры закручивания

2.3.2. Определение параметров жидкости в цилиндрическом участке камеры закручивания

2.3.3. Определение параметров жидкости в сопле форсунки

2.4. Экспериментальное исследование форсунок с кольцевым соплом

2.4.1. Описание экспериментальной установки

2.4.2. Описание опытной форсунки

2.4.3. Методика проведения экспериментов

2.4.4. Методика обработки экспериментальных данных

2.4.5. Оценка погрешности результатов измерений

2.5. Результаты экспериментального исследования

Выводы

3. Разработка метода расчета и исследование газодинамики течения за струйно-механическими стабилизаторами пламени.

3.1. Описание метода крупных частиц

3.2. Исследование устойчивости метода крупных частиц применительно к рассматриваемым задачам и его модификация

3.3. Экспериментальное исследование газодинамики течения за струйно-механическими стабилизаторами пламени

Выводы

4. Разработка метода расчета полноты сгорания топлива в прямоточной камере сгорания со струйномеханическими стабилизаторами пламени.

4.1. Постановка задачи

4.2. Метод расчета выгорания

4.3. Экспериментальное исследование процесса выгорания топлива за струйно-механическими стабилизаторами пламени

4.3.1. Описание экспериментальной установки

4.3.2. Методика проведения экспериментов

4.3.3. Методика обработки результатов эксперимента

4.3.4. Результаты экспериментальных исследований

Выводы

5. Экспериментальное исследование фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени

5.1. Описание экспериментального стенда на базе турбореактивного двигателя РД-9Б

5.1.1. Методика обработки результатов испытаний

Ц 5.1.2. Приведение параметров двигателя к стандартным атмосферным условиям

5.1.3. Методика проведения испытаний

5.2. Результаты экспериментальных исследований

5.3. Особенности работы струйно-механических стабилизаторов пламени на газообразном углеводородном топливе

Выводы

Форсирование турбореактивных двигателей сжиганием дополнительного топлива за турбиной является основным и наиболее эффективным способом кратковременного увеличения тяги силовых установок многоцелевых самолетов. Вместе с тем, наличие запаса мощности весьма необходимо и для двигателей самолетов транспортной и гражданской авиации при реализации чрезвычайных режимов полета, а также для силовых установок экранопла-нов на режимах старта с поверхности воды.

Основными причинами, затрудняющими применение форсажных камер сгорания на летательных аппаратах подобного типа, являются значительное увеличение продольных габаритов и веса силовой установки, а также существенное ухудшение удельных параметров двигателя на нефорсированных режимах вследствие дополнительного сопротивления газовыхлопного тракта. Непродолжительность работы двигателей на режимах повышенной тяги делает применение форсажных камер в подобных случаях крайне нецелесообразным. Повышение эффективности применения форсажных камер сгорания на летательных аппаратах данного типа может быть достигнуто в результате разработки прямоточных камер сгорания, обеспечивающих низкое гидравлическое сопротивление фронтовых устройств на нефорсированных режимах работы и имеющих длину, позволяющую сохранить первоначальные габариты двигателя.

Создание прямоточных камер сгорания с минимальными осевыми габаритами связано с решением ряда задач, одной из основных среди которых является разработка фронтового устройства, обеспечивающего формирование развитого фронта пламени в потоках с низкими уровнями температур и давлений, характерных для современных форсажных камер сгорания ТРДД, а также имеющих низкое гидравлическое сопротивление на бесфорсажных режимах работы двигателя. Этим требованиям удовлетворяют фронтовые устройства с газодинамическими стабилизаторами пламени [1,2,3,4,5], позволяющими совместить зоны смесеобразования и горения и имеющими минимальное гидравлическое сопротивление на нерабочих режимах. При этом газодинамические экраны, создаваемые в потоке встречной струей [1,2], имеют довольно узкие пределы стабилизации пламени и низкие эксплуатадионные характеристики вследствие необходимости размещения стабилизирующего устройства в зоне горения. Стабилизация пламени выдувом кольцевой струи, направленной радиально внутрь камеры сгорания [3], приводит к формированию циркуляционного течения у стенки камеры, что требует надежного охлаждения наружной стенки и отрицательно сказывается на общем ресурсе камеры сгорания.

Струйные экраны, образованные в потоке струями, выдуваемыми через кольцевые сопла [4,5] (рис.1), лишены этого недостатка. Фундаментальные исследования газодинамиче

V/ ской стабилизации пламени на р„ —

То веерных струях, проведенные — под руководством профессора I—

Костерина В.А. [5], показали, ГЦ что стабилизаторы пламени ~Т данного типа вполне могут быть использованы при созда- Рис.1. Схема газодинамического стабилизатора нии фронтовых устройств пламени, образованного веерной струей прямоточных камер сгорания с низким гидравлическим сопротивлением на нерабочих режимах. Однако высокие степени подогрева и устойчивая стабилизация пламени обеспечиваются стабилизаторами данного типа только при значительном отборе высоконапорного воздуха от компрессора, что связано с ухудшением характеристик двигателя.

Применение фронтовых устройств с комбинированными струйно-механическими стабилизаторами пламени [6], в которых для создания циркуляционных течений используется комбинированное воздействие на поток механического экрана и газовой струи, выдуваемой на кормовую поверхность механического насадка (рис.2), позволяет уменьшить потребное

Рис.2. Схема комбинированного струйно-механического стабилизатора пламени количество высоконапорного воздуха и обеспечить высокую полноту сгорания топлива на короткой длине.

Основными элементами такого устройства являются механический насадок и газовое сопло, расположенное в кормовой части стабилизатора пламени. Углы конусов механического наконечника выбираются из условия предсрывного обтекания стабилизатора газовым потоком, что обеспечивает формирование циркуляционного течения в следе за стабилизирующим устройством даже при незначительном расходе высоконапорного воздуха, подаваемого в струю. Размеры циркуляционного течения, формирующегося за струйно-механическим стабилизатором пламени и выполняющего функции постоянного источника поджигания топливовоздушной смеси, определяется как параметрами механического экрана, так и параметрами струи.

Как показано в работе [6], комбинированные струйно-механические стабилизаторы пламени обладают свойствами саморегулирования, обеспечивая в широком диапазоне изменения расходов топливовоздушной смеси устойчивую работу без срыва пламени. Это связано с тем, что увеличение расхода топливовоздушной смеси приводит к росту ее дальнобойности, и топливо распределяется по большему сечению камеры.

Прямоточные камеры сгорания со струйно-механическими стабилизаторами пламени могут быть достаточно эффективно использованы для увеличения мощности наземных энергетических установок, создаваемых на базе авиационных газогенераторов. Пониженная температура газа перед турбиной компрессора, обусловленная необходимостью обеспечения заданного ресурса, позволяет осуществлять значительную степень подогрева газа перед свободной турбиной или котлом-утилизатором. Вместе с тем непрерывный режим работы установок предъявляет повышенные требования к надежности фронтовых устройств. Эффективное охлаждение элементов струйно-механи-ческих стабилизаторов высоконапорным воздухом позволяет существенно повысить ресурс работы фронтовых устройств подобного типа, а организация процесса горения на короткой длине обеспечивает значительное снижение потребного расхода воздуха на охлаждение корпуса камеры дополнительного подогрева. Возможность регулирования размерами циркуляционных течений и составами топливовоздушной смеси в них позволяет расширить диапазон устойчивой работы камер дополнительного подогрева и улучшить их экологические характеристики. При этом обеспечение горючих составов топливовоздушной смеси в зонах циркуляции за комбинированными горелочными устройствами возможно при стабилизации пламени на струях газообразного углеводородного топлива без отбора высоконапорного воздуха от компрессора двигателя.

В связи с этим вопросы, связанные с исследованием и разработкой укороченных прямоточных камер сгорания газотурбинных двигателей с фронтовыми устройствами со струйно-механическими стабилизаторами пламени, имеющими минимальное гидравлическое сопротивление на нерабочих режимах, приобретают весьма актуальное значение.

Вопросы организации процесса горения за газодинамическими и комбинированными стабилизаторами пламени, работающими на гомогенных ке-росино-воздушных смесях, являются достаточно подробно экспериментально изученными и теоретически обоснованными [5,6]. Однако формирование гомогенных смесей в форсажных камерах сгорания затрудняется необходимостью дополнительного усложнения конструкции фронтовых устройств и снижением их надежности вследствие опасности проскока пламени внутрь испарителя.

Организация процесса сжигания жидкого топлива за струйно-механи-ческими экранами связана с исследованием вопросов топливоподачи, смесеобразования и диффузионного горения топлива в турбулентных потоках.

Основной целью данной работы являлась разработка и создание фронтовых устройств прямоточных камер сгорания газотурбинных двигателей и наземных энергетических установок со струйно-механическими стабилизаторами пламени, работающих на жидком и газообразном углеводородных топливах.

В ходе выполнения работы решались следующие задачи:

- экспериментальное исследование способов топливоподачи в струйно-меха-нические горелочные устройства, разработка распыливающего устройства и исследование влияния геометрических размеров его поточной части на характеристики распыливания;

- разработка метода расчета распыливающего устройства;

- экспериментальное исследование газодинамики течения, смесеобразования и выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами;

- разработка методов расчета газодинамики течения, смесеобразования и выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами;

- экспериментальное исследование гидравлического сопротивления струйно-механических стабилизаторов пламени сложных схем;

- натурные испытания фронтовых устройств, работающих на жидком и газообразном топливах, в системе авиационного газотурбинного двигателя и энергетической установки на базе авиационного ГТД.

Работа состоит из пяти разделов. Первый раздел посвящен выбору и обоснованию способа организации рабочего процесса в укороченных форсажных камерах сгорания, связанного со сжиганием топлива в следе за стуй-но-механическими стабилизаторами пламени. Во втором разделе представлены результаты исследования способов топливоподачи, обеспечивающих необходимые характеристики процесса горения, гидравлических испытаний предложенного распыливающего устройства, а также результаты разработки метода расчета его параметров. Третий раздел связан с разработкой метода расчета газодинамики течения за комбинированными струйно-механическими горелочными устройствами, представляющего собой течение в следе за плохообтекаемым телом с выдувом на кормовую поверхность высоконапорной газовой струи и образованием зоны циркуляции. В четвертом разделе рассмотрены вопросы разработки метода расчета динамики выгорания топлива за струйно-механическими горелочными устройствами. Пятый раздел посвящен разработке и экспериментальному исследованию на моделях и в системе турбореактивных двигателей РД-9Б и АИ-20 фронтовых устройств с модульными струйно-механическими горелочными устройствами, работающими на жидком и газообразном углеводородных топливах, а также проверке адекватности предлагаемых моделей и методов расчета.

Работа выполнена на кафедре авиационных двигателей и энергетических установок Казанского государственного технического университета им.А.Н.Туполева.

Автор выражает огромную благодарность научным руководителям — профессору Валентину Александровичу Костерину за непосредственное участие, постоянное внимание и заботу, сыгравших решающую роль в формировании научного облика работы и доведении ее до завершенного вида; профессору Мидхату Губайдулловичу Хабибуллину, чей вклад в работу не ограничивается многочисленными консультациями и формированием научных аспектов функционирования предлагаемых разработок на реальных объектах; преподавателям и сотрудникам кафедры АДЭУ за понимание и поддержку, всестороннюю помощь в работе.

выводы.

1. Предложен и обоснован способ организации рабочего процесса в укороченных прямоточных камерах сгорания, заключающийся в сжигании топлива только в следе за стабилизирующими экранами. Показано влияние масштаба турбулентности на характеристики турбулентного диффузионного горения. В качестве стабилизирующих устройств предложено использование струйно-механических экранов, позволяющих существенно снизить потребное количество высоконапорного воздуха и обеспечивающих формирование в потоке циркуляционных течений с мелкомасштабной турбулентностью. Получена зависимость для определения масштаба дробления топлива в потоке, забалластированном продуктами сгорания.

2. Разработано и экспериментально исследовано устройство для распылива-ния жидкого топлива в струйно-механических стабилизаторах пламени, обеспечивающее необходимую дисперсность топливного факела и окружную равномерность распределения топлива по сечению стабилизирующей струи. Предложен метод расчета распыливающих устройств подобного типа.

3. На основе метода крупных частиц предложен метод расчета газодинамики течения за струйно-механическими стабилизаторами пламени, обеспечивающий вполне удовлетворительное качественное согласование с результатами экспериментов.

4. Проведено экспериментальное исследование и предложен метод расчета выгорания топливовоздушной смеси за модульными фронтовыми устройствами со струйно-механическими стабилизаторами пламени, позволяющий учитывать различие механизмов горения в следе за стабилизирующим устройством и в потоке. Экспериментально, показано различие механизмов выгорания топлива в следе за струйно-механическими стабилизаторами пламени при сжигании жидкого и газообразного тоилив.

5. Проведены натурные испытания модульных фронтовых устройств, работающих на жидком и газообразном углеводородном топливах, в форсажных камерах сгорания авиационных двигателей и камере дополнительного подогрева газа энергетической установки. Камеры показали надежную работоспособность и достаточно хорошую корреляцию результатов модельных и натурных испытаний.

Заключение

В результате проведенных исследований можно сделать следующие

1. Кембел А.Б. Обзор работ по стабилизации пламени газовыми струями. / Вопросы зажигания и стабилизации пламени . — М.: Изд-во ин. лит., 1963, с.313-334.

2. Гольденберг С.А., Соловьева JI.C. Стабилизация пламени встречными стру-ями. / Теория и практика сжигания газа. II. — М.: Недра, 1964, с.91-111.

3. Дутта Б.К., Мартин Д.Г., Муре Н.П.В. Стабилизация пламени в камерах сгорания. / Вопросы зажигания и стабилизации пламени. М.: Изд-во ин. лит., 1963, с.356-369.

4. Шеффред Д.Г. Стабилизация пламени кольцевыми струями. / Вопросы зажигания и стабилизации пламени. М.: Изд-во ин. лит., 1963, с.335-355.

5. Damköhler G. Der Einfliiss der Turbulenz auf die Flammengeschwindigkeit in Gasgemischen / Zeitschrift fur Electrochemie, Bd.6, H. 11, 1940, £.601-626.

6. Щелкин К.И. О сгорании в турбулентном потоке / Журнал экспер. и теор. физики, 13, №9-10, 1943.

7. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987 - 502 с.

8. Дунский В.Ф. Исследование механизма стабилизации пламени в следе за плохообтекаемым телом. М.: ЦИАМ, 1949.

9. Клячко JT.A. О роли перемешивания в процессе горения распыленного топлива. М.: ЦИАМ, 1953.

10. Костерин В.А., Воронцов В.А., Хисматуллин А .Я., Кравцов Я.И., Сорокин В.А., Дергачев A.A., Батырбаев М.Д., Репин А.П., Варсегов B.JL, Бу-лыгин П.А., Химич B.JI. Фронтовое устройство камеры сгорания / A.c. СССР № 1114098, 1984 г.

11. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Гостехиздат, 1953. -736 с.

12. Чугаев P.P. Гидравлика. JL: Энергоиздат, Ленингр. отд., 1982.

13. Скобелкин В.И. Теория и расчет центробежной форсунки. — М.: Труды НИИ №1 МАП, №17, 1948.

14. Бородин В.А., Дитякин Ю.Ф., Клячко JI.A., Ягодкин В.И. Распыливание жидкостей. — М.: Машиностроение, 1967. — 263 с.

15. Клячко JI.A. Вопросы гидравлики центробежных форсунок. М.: Труды ЦИАМ №195, 1950.

16. Клячко JI.A. К теории центробежной форсунки / Теплоэнергетика, №3, 1962, с.34-37.

17. Кулагин Л.В., Морошкин М.Я. Форсунки для распыливания тяжелых то-плив. -М.: Машиностроение, 1973. 200 с.

18. Новиков Б.В. Некоторые вопросы расчета центробежной форсунки / Теплоэнергетика, №5, 1966, с. 81-84.

19. Керенский A.M. О геометрической характеристике центробежной форсунки с длинной камерой закручивания / Некоторые вопросы исследования тепловых машин. Труды КуАИ, вып.37. Куйбышев, 1969.

20. Пименов А.К., Иванов Ю.А. Учет эффекта сжатия струи при расчете центробежной форсунки. М.: Теплоэнергетика, №3, 1977.

21. Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1976. - 168 с.

22. Feifei Е. Ziklonenistaubung. Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens, Bd.9, 1938,5.183-186.

23. Dobl S.M., Haiton E.M. The application of cyclone theories to centrifugal spray nozzles. — The inst. ofMech. Engs., Proc., 1947, v. 157.

24. Магид M.3. Расчет производительности воздухонаправляющих аппаратов и регулируемых центробежных форсунок / Судостроение, 1950, №2, с. 1017.

25. Кузнецов Н.М., Лебедев М.А. Топочные устройства судовых паровых котлов с нефтяным отоплением. Л.: Судпромгиз, 1959. - 206 с.

26. Талаквадзе В.В. Теория и расчет центробежной форсунки / Теплоэнергетика, №2, 1961, с.45-49.

27. Taylor G.I. The mechanics of swirl atomizers. Proc. of the 7-th Internal congress for appl. mechanics, v.2, p.l, London, 1948.

28. Прахов A.M. О новом направлении в теории центробежных форсунок / Теплоэнергетика, №2, 1963, с.26-38.

29. Вулис JI.A., Устименко Б.П. К вопросу об аэродинамической схеме потока в циклонной камере / Вестник АН КазСССР, 1954, №4, с.89-97.

30. Вулис JI.A., Устименко Б.П. Об аэродинамике циклонной топочной камеры / Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котельно-топочных процессах. -М.: Энергоиздат, 1959, с.176-188.

31. Гольдштик М.А. К теории эффекта Ранка (закрученный поток в вихревой камере) / Изв. АН СССР, сер. механика и машиностроение, №1, 1963, с.132-137.

32. Коваль В.Н., Михайлов СЛ. Распределение скоростей и давления жидкости в вихревых камерах / Теплоэнергетика, №2, 1972, с.25-28.

33. Тихонов В.Б. К расчету центробежной форсунки / Изв. вузов. Авиационная техника, №3, 1958, с.95-104.

34. Binni A.M., Hookings G.A. Laboratory experiments on whirpools. Proc. of the Royal Society, Series A, Mathemat. and Phys. Sciences vol. 194, № 1038, 1948.

35. Зенгер E. Смесеобразование в камерах сгорания / Вопросы ракетной техники (сборник переводов), №5 (17). М.: Изд-во. иностр. лит., 1953.

36. Дитякин Ю.Ф., Клячко JI.A., Новиков Б.В., Ягодкин В.И. Распыливание жидкостей. -М.: Машиностроение, 1977. 208 с.

37. Прандтль JI. Гидроаэромеханика. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1951.

38. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. - 742 с.

39. О.В.Яковлевский, А.Н.Секундов. Исследование взаимодействия струи с близко расположенными экранами / Изв. АН СССР. Механ. и маши-ностр., №1, 1964, с.104 114.

40. Schräder H. Trockung feuchter Oberflächen mittels Warmluftstrahlen. VDI-Forschungsheft, Ausgabe B, 1961, £.27, №484.

41. Порех M., Цюй И.Г., Чермак Дж.Е. Исследование турбулентной радиальной пристеночной струи / Прикладная механика. Труды амер.общ-ва инж.- -мех., т.34, серия Е, №2, 1967.

42. Glauert M.B. The wall jet. Journal Fluid Mechanics, vol,\,pt6, 1956,p.625.

43. Форхгеймер Ф. Гидравлика. M.: Изд-во ОНТИ НКТП, 1935.

44. Яковлевский О.В., Крашенинников С.Ю. Распространение турбулентной струи, соударяющейся с плоской поверхностью / Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, №4, 1966, с.192-197.

45. Паневин И.Г. О распределении жидкости в факеле форсунки со сталкивающимися струями / Рабочие процессы в тепловых двигательных установках. М.: Оборонгиз, Труды МАИ, вып. 119, 1960, с.72-84.

46. Ермаков В.А., Бондарик В.В. Исследование растекания наклонной струи жидкости по пластине / Изв. Сиб.отд. АН СССР, серия техн.наук, №3, вып. 1, 1983, с.43-45.

47. Hasson D., Peck R.H. Thickness distribution in a sheet formed by impinging jet. — Amer. Iristitute Chemical Engineering Journ, 1964, v. 10, №5.

48. Накоряков B.E., Покусаев Б.Г., Троян E.H., Алексеенко C.B. Течение тонких пленок жидкости в двухфазных системах. Новосибирск: Изд-во инта теплофизики СО АН СССР, 1975.

49. Столяров A.A. Об особенностях взаимодействия адиабатических струй с наклонными преградами / Инж.-физ.журнал, t.XXXIV, №2, 1978, с.288-291.

50. Ойха С.К., Голлокота С. Взаимодействие струи с криволинейной поверхностью / Ракетная техника и космонавтика. Журнал американского института аэронавтики и астронавтики, т. 15, №4, 1977, с.8-10.

51. Курочкин В.А. Исследование растекания по стенке осесимметричной струи / рабочие процессы в тепловых двигательных установках. М.: Оборонгиз. Труды МАИ, вып. 119, 1960, с. 102-110.

52. Телещенко Н.Т. Плановая задача гидравлики открытых водотоков / Изв. НИИГ, t.XXXVI, 1948.

53. Жуковский Н.Е. Аналогия между движением тяжелой жидкости в узком канале и движением газа в трубе с большой скоростью. Полн.собр.соч., т.ХИ. М.: Изд-во ОНТИ, 1937.

54. Собин В.М., Ершов А.И. исследование структуры и гидравлического сопротивления турбулентного закрученного потока в коротких трубах / Изв. АН БССР, сер. физико-энергетических наук, №3, 1972, с.56-61.

55. Нурсте X. Затухание закрутки потока в трубе круглого сечения / Изв. АН Эстонской ССР, т.22, физ.-мат., 1978, №1, с.78-82.

56. Хигир H.A., Червинский А. Экспериментальное исследование закрученного вихревого движения в струях / Прикладная механика. Труды американского общ-ва инж.-механиков, т.34, сер.Е, №2, 1967, с.207-216.

57. Кинни Р.Б. Универсальное подобие скоростей в полностью турбулентных вращающихся потоках / Прикладная механика. Труды американского общ-ва инж.-механиков, т.34, сер.Е, №2, 1967, с. 199-206.

58. Данильченко В.П., Крашенинников С.Ю., Носырев Д.Я., Фрейдин A.C. Исследование распространения двухкомпонентной закрученной струи в канале / Изв. Вузов. Авиационная техника, №3, 1976, с.23-27.

59. Рочино А., Лэвэн 3. Аналитическое исследование несжимаемого турбулентного закрученного потока в неподвижных трубах / Прикладная механика. Труды американского общ-ва инж.-механиков, т.36, сер.Е, №2, 1969, с.7-16.

60. Третьяков В.В., Ягодкин В.И. Численное исследование ламинарного закрученного течения в кольцевом канале / Инж.-физич. журнал, t.XXXIV, №2, 1978, с.273-280.

61. Нефедов Е.И., Хубларян М.Г. Протекание осесимметричного винтового потока через канал заданного профиля / Изв. АН СССР. Механика и машиностроение, №3, 1964, с. 173-176.

62. Боссел Х.Х. Закрученное течение в трубках тока переменного сечения / Ракетная техника и космонавтика, 11, №8, 1973, с.132-137.

63. Халатов A.A. Теория и практика закрученных потоков. Киев: Наукова думка, 1989.- 192 с.

64. Халатов A.A., Щукин В.К. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. — М.: Машиностроение, 1982.-200 с.

65. Сабуров Э.Н., Карпов С.В., Осташев С.И. Теплообмен и аэродинамика закрученного потока в циклонных устройствах. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1989.-276 с.

66. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки. М.: Мир, 1987. -588 с.

67. Прахов A.M. Исследование и расчет центробежной форсунки / Автомат, регулир. Авиадвигателей. Вып.1. — М.: Оборонгиз, 1959. — 183 с.

68. Тойберг П. Оценка точности результатов измерений. — М.: Энергоатомиздат, 1988.-88 с.

69. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров. — М.: Мир, 1989. -335 с.

70. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. JL: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

71. Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Идиатуллин Н.С. и др. Теория и техника теплофизического эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 360 с.

72. Методы расчета турбулентных течений: Пер. с англ. / Под ред. В.Колль-мана. М.: Мир, 1984. - 464 с.

73. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1982. 392 с.

74. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. -М.: Наука. Наука. Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1984. 520 с.

75. Evans М. W., Harlow F.H. The particle-in-cell method for hydrodynamic calculations. -Los Alamos Lab. Rept. №£,4-2139. Los Alamos, 1957.

76. Харлоу Ф. Численный метод частиц в ячейках для задач гидродинамики. / Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967, с.316-342.

77. Давыдов Ю.М. Расчет обтекания тел произвольной формы методом «крупных частиц». / Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 1973, 13, №1, с.147-171.

78. Алиев A.B. Анализ схем метода крупных частиц для одного класса задач газовой динамики. / Газодинамика течений с тепломассообменом: Меж-вуз. сборник научн. трудов. Ижевск: ИМИ, 1988, вып.2, с.70-78.

79. Власов К.П. По поводу определения ширины зоны горения турбулентного пламени / Инженерно-физический журнал, т.11, 1959, №12.

80. Талантов A.B. Скорость распространения пламени и протяженность зоны горения в турбулентном потоке / Труды казанского авиационного института, вып.31, 1956.

81. Талантов А.В. Основы расчета простейшей прямоточной камеры сгорания / Изв. Вузов «Авиационная техника», 1958, №2.

82. Тзян Г. Влияние фронта пламени на скоростное поле потока / Вопросы ракетной техники. М.: Изд-во иностр. лит., 1952, №1(7).

83. Щербина Ю.А. Расчет профилей температуры в следе за плохообтекае-мым телом при горении / Труды МФТИ, вып.З. М.: Оборонгиз, 1959.

84. Костерин В.А., Рогожин Б.А., Дудкин В.Т. Расчет камеры сгорания со стабилизаторами пламени / Труды КАИ, вып. 124, 1970, с. 141-159.

85. Дорошенко В.Е. О процессе горения в камере ГТД / Труды института им.П.И.Баранова, №354, 1959.

86. Щетинков Е.С. Физика горения газов. — М.: Наука, 1965.

87. Костерин В.А., Рогожин Б.А. Расчет выгорания за струйными стабилизаторами пламени / Труды КАИ, вып.98, 1969.

88. Miesse С.С. The effect of flame configuration on combustor performance / Combustion and Flame, №5, 1961.

89. Власов К.П. О расчете простейшей камеры сгорания прямоточного типа / Стабилизация пламени и развитие процесса сгорания в турбулентном потоке. -М: Оборонгиз, 1961.

90. Scurlock А. С., Grover J. Experimental studies of turbulent flames / Selected combustion problems, Lnd, Butterworths, Sci. pub I, 1954.

91. Wohl K., Shore L., Rosenberg H., Weil C. W. The burning velocity of turbulent flames /Fourth symposium on combustion, Baltimore, 1953.