Численный метод решения задачи об осесимметричной турбулентной струе пропанобутановой смеси при диффузионном горении
Аннотация
В данной статье предлагается численный метод решения задачи о распространении и горении струи пропанобутановой смеси в осесимметричном спутном потоке
воздуха. Для моделирования использованы обезразмеренные уравнения турбулентного пограничного слоя реагирующих газов в координатах Мизеса. Считая одинаковыми интенсивностей конвективного и турбулентного переноса компонентов и пользуясь стехиометрическими соотношениями между концентраций компонентов при горении, пять уравнений переноса и сохранения компонентов приведены к единому уравнению для относительно-избыточной концентрации. Из решения этого уравнения определены концентрации компонентов. Переходом к относительно-избыточным
скорости и полной энтальпии краевые условия для трех уравнений приведены к общему виду.
Для решения задачи в координатах Мизеса использована двухслойная, четырехточечная неявная конечно-разностная схема, обеспечивающая первый порядок
точности по продельной координате и второй порядок точности – по поперечной
координате. Использовали итерационный процесс в силу нелинейности уравнений
сохранения и переноса субстанций и неизвестности границы струи. Представлены
отдельные результаты вычислительного эксперимента.
In the paper, we propose a numerical method for solving the problem of the propogation and combustion of a propane-butane mixture stream in an axisymmetric spiral air flow. For simulation, the dimensionless equations of the turbulent boundary layer of reacting gases in the Mises coordinates are used. Assuming the convective and turbulent transfer of components to be identical and using stochiometric relationships between the concentrations of the componentsduring combustion, the five equations of transport and conservation of the components are reduced to a single equation for the relatively-excess concentration. From the solution of this equation, the concentrations of the components are determined. By passing to the relative-excess velocity and the total enthalpy, the boundary conditions for the three equations are reduced to a general form. To solve the problem in the Mises coordinates, a two-layer, four-point implicit finitedifference scheme is used, providing the first order of accuracy along longitudal coordinate and the second order of accuracy – along the tranverse coordinate. An iterative process is used because of the nonlinearity of the equations of conservation and transfer of substances and unknown boundary of the jet. Some results of the computational experiment are presented.
In the paper, we propose a numerical method for solving the problem of the propogation and combustion of a propane-butane mixture stream in an axisymmetric spiral air flow. For simulation, the dimensionless equations of the turbulent boundary layer of reacting gases in the Mises coordinates are used. Assuming the convective and turbulent transfer of components to be identical and using stochiometric relationships between the concentrations of the componentsduring combustion, the five equations of transport and conservation of the components are reduced to a single equation for the relatively-excess concentration. From the solution of this equation, the concentrations of the components are determined. By passing to the relative-excess velocity and the total enthalpy, the boundary conditions for the three equations are reduced to a general form. To solve the problem in the Mises coordinates, a two-layer, four-point implicit finitedifference scheme is used, providing the first order of accuracy along longitudal coordinate and the second order of accuracy – along the tranverse coordinate. An iterative process is used because of the nonlinearity of the equations of conservation and transfer of substances and unknown boundary of the jet. Some results of the computational experiment are presented.