Горение топлив и проектирование камер сгорания газотурбинных двигателей. Теория, расчеты и проектирование

Введение 3 Принятые условные обозначения 7 ГЛАВА 1. Основы рабочего процесса в камерах сгорания газотурбинных двигателей 10 1.1. Общее представление о рабочем процессе в камерах сгорания 10 1.2. Классификация топлив и процессов горения топливовоздушной смеси 16 1.3. Характеристики топливовоздушной смеси 18 1.4. Теоретические основы горения 21 1.4.1. Элементы химической кинетики 21 1.4.2. Цепные реакции 25 1.4.3. Стационарная теория теплового самовоспламенения 26 ГЛАВА 2. Распространение пламени в потоке 33 2.1. Горение в ламинарном потоке гомогенной однородной смеси 33 2.2. Измерение нормальной скорости распространения пламени 36 2.3. Скорость распространения ламинарного пламени для различных топлив 39 2.4. Горение в турбулентном потоке. Газодинамические характеристики турбулентности потока 43 2.5. Механизмы горения в турбулентном потоке 46 2.7 Турбулентная скорость горения 49 2.7. Влияние автотурбулизации на скорость турбулентного распространения пламени 52 2.8. Определение адиабатической температуры горения 53 ГЛАВА 3. Основные характеристики камер сгорания и их моделирование 57 3.1. Полнота сгорания топлива 57 3.1.1. Определение полноты сгорания топлива на основе «поверхностной» модели распространения пламени в турбулентном потоке 63 3.2. Стабилизация фронта пламени в камерах сгорания 69 3.2.1. Моделирование стабилизации пламени в камерах сгорания 73 3.2.2. Модель стабилизации пламени при горении неоднородной по фазе смеси 76 3.3. Гидравлические потери в камерах сгорания 85 3.4. Распыливание жидкого топлива в камерах сгорания ГТД 93 3.4.1. Распыливание центробежными форсунками 93 3.4.2. Воздушное распыливание топлива 97 3.5. Определение характеристик распыливания топлива 99 3.7. Исследование испарения капель жидкого топлива 107 ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЯ КАМЕР СГОРАНИЯ 113 4.1. Единицы измерений и нормирование токсичных веществ 114 4.2. Основные направления исследований по уменьшению эмиссии оксида азота NOx 120 4.3. Механизмы образования оксидов азота 124 4.4. Термический механизм образования NOx 125 4.5. Образование NOх по «быстрым» реакциям 130 4.6. Расчетный анализ эмиссии NOx в камерах сгорания 132 4.7. Механизм образования окиси углерода и углеводородов в камерах сгорания 135 4.8. Методы уменьшения эмиссии вредных веществ в камерах сгорания 140 4.9. Применение двухзонных камер сгорания 147 4.10. Применение регулируемых камер сгорания 149 4.11. Малоэмиссионные камеры сгорания для наземных газотурбинных установок 152 4.12. Применение впрыска воды в зону горения 154 4.13. Проблема изменения климата и применение альтернативных топлив 156 ГЛАВА 5. Исследование и моделирование газодинамики течения и смешения в камерах сгорания 171 5.1. Описание экспериментальной установки и объекта исследования 171 5.2. Исследование газодинамической структуры за фронтовым устройством и течения в ЖТ 174 5.5. Экспериментальное исследование смешения за фронтовым устройством камеры сгорания 188 ГЛАВА 6. моделирование смешения в камере сгорания 194 6.1. Моделирование смешения в закрученном потоке 194 6.2. Моделирование смешения в жаровой трубе 198 6.2.1. Смешение закрученной струи со вторичным воздухом 201 6.2.2. Смешение поперечных струй с газовым потоком 202 ГЛАВА 7. Основы моделирования и проектирования камер сгорания 209 7.1. Одномерная модель камеры сгорания 212 7.2. Расчеты характеристик КС с помощью одномерной модели 216 7.3. Гибридные модели камер сгорания 219 7.4. Особенности проектирования камеры сгорания на основе многоуровневого моделирования внутрикамерных процессов 221 ГЛАВА 8. Расчет облика камеры сгорания на основе газодинамических расчетов ее проточной части и статистических данных прототипов 225 8.1. Определение исходных данных камеры сгорания 225 8.2. Определение входных и выходных геометрических параметров камеры сгорания 226 8.3. Расчет геометрических параметров диффузора 228 8.4. Расчет проточной части камеры сгорания 229 8.5. Распределение вторичного воздуха и скорости потока по длине жаровой трубы 231 8.6. Определение размеров отверстий в жаровой трубе 234 8.7. Определение характерных размеров головочной части жаровой трубы 236 8.8. Расчет характеристик камеры сгорания 237 8.9. Основные безразмерные параметры конструктивного облика камеры сгорания 239 8.10. Расчет петлевой камеры сгорания 242 8.11. Определение геометрии камеры сгорания трубчато-кольцевого типа 244 Заключение 246 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 247