Турбулентная структура и динамика струйных течений с закруткой и горением

Цель: экспериментальное исследование закрученных струйных течений стратифицированной среды, возникающих во многих практических устройствах. Изложены результаты выполненных экспериментальных исследований турбулентных осесимметричных струй, в том числе с закруткой и горением. Систематизированы характеристики крупномасштабных вихревых структур. Разработана научная концепция физического моделирования динамики закрученных потоков с горением на основе панорамных оптических измерений скорости и методов понижения размерности стохастических динамических систем. На основе трехмерных измерений поля мгновенной скорости доказано положение о корректности низкоразмерной модели динамики сильно закрученной струи, в том числе с горением, как квазитвердого вращения когерентной структуры, состоящей из спиралевидных вихрей. С использованием разработанной экспериментальной методики для оценки локальной скорости диссипации кинетической энергии турбулентности выявлены новые закономерности влияния закрутки на механизмы переноса в закрученных струях. Изучена взаимосвязь между явлениями распада вихревого ядра и прецессии вихревого ядра для сильной и умеренной закруток потока. Данные о влиянии горения на развитие неустойчивости использованы для интенсификации смешения и горения в струе при формировании вихрей в условиях внешнего периодического возмущения. Предложен эффективный способ снижения интенсивности пульсаций, вызванных прецессией вихревого потока с горением, за счет пульсирующей подачи топлива. Доказана возможность повышения эффективности перемешивания струи с окружающим воздухом и интенсификации горения при одновременной закрутке струи и модуляции расхода. Создана основа для разработки новых экологически чистых и эффективных технологий сжигания газов, в том числе бедных смесей и продуктов разложения низкокалорийных топлив.