Моделирование горения воздушно-водородных смесей в двухмерном проточном канале

Автор: Павел Павлович Введенский

Соавторы: П.П. Введенский, Е.В. Михальченко, И.С. Яковенко

Организация: Механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Объединенный Институт Высоких Температур РАН

 Моделирование процессов горения является чрезвычайно важной, но в то же время сложной с точки зрения затраты вычислительных мощностей газодинамической задачей. Значительно оптимизировать построение решения позволяет использование табличной аппроксимации решений системы уравнений химической кинетики. Суть данного метода заключается в том, что для изучаемой горящей смеси генерируется массив данных о химической кинетике реакций. По полученным данным строится аппроксимированное решение уравнений на производство массы в различных ячейках данной смеси в зависимости от температуры. Решения задачи одномерного горения, полученные с использованием данного метода, значительно превосходят решения, полученные прямым вычислением по показателю эффективности, при этом мало уступают им в точности.

Однако, в случае двухмерного горения построить однозначную зависимость концентраций радикалов и одной лишь температуры невозможно в виду того, что пространство состояний радикалов представляет собой двухмерную поверхность. Тем не менее, исследование механизма возникновения гидродинамической и термодиффузионной неустойчивостей в процессе двухмерного ламинарного горения позволяет сделать вывод о том, что вся поверхность состояний радикалов в случае двухмерного горения может быть приближена кривыми состояния при горении той же смеси с добавлением малого количества радикала -H в начальную смесь.

Нахождение оптимальной параметризации приближенной поверхности в дальнейшем позволит получить аппроксимированное решение уравнений химической кинетики для задачи двухмерного горения и использовать его для более оптимального численного моделирования данного процесса.