Экспериментальное и численное изучение нестационарной структуры противоточных закрученных течений с разработкой подходов к управлению тепломассообменом и горением

Объектом исследования являются противоточные закрученные течения. Метод и методология проведения работы – анализ работ, направленных на изучение турбулентных характеристик закрученных противоточных реагирующих течений с выделением принципиальных свойства микро- и макроструктуры, обуславливающих закономерности локального тепломассообмена приосевого и периферийного вихрей. Анализ подходов, применяемых при численном моделировании неизотермических противоточных течений и интегрального теплообмена с ограничивающими поток стенками. Тестирование наиболее распространённых моделей замыкания уравнений турбулентного переноса массы и энергии, моделей горения и переноса лучистой энергии из зоны протекания реакций через пристеночный периферийный вихрь к ограничивающей стенке. Выбор моделей для верификационных расчётов с определением их преимуществ, недостатков и ограничений. Комплексные численные исследования по моделированию термогазодинамики закрученного потока в вихревой камере, моделированию нестационарной структуры течения в условиях противотока, моделирование адиабатной температуры горения гомогенной и частично перемешанной смеси, моделирование локального и интегрального теплообмена, положения и динамики фронта пламени. Верификационные исследования на различных моделях горения и турбулентности с определением наиболее адекватных и точных. Экспериментальное исследование режимов интегрального теплообмена фронта пламени с ограничивающими стенками в противоточном реагирующем течении, теплового состояния во взаимосвязи с положением и динамикой фронта пламени в поле течения. Проведение апробации и верификации метода моделирования и управления теплообменом и горением на основе полученных в эксперименте данных. Создание методов управления температурными полями и внешним теплообменом. В результате выполнения фундаментальных исследований в рамках отчетного этапа на основе трёхмерного численного решения уравнений Навье-Стокса и химической кинетики изучена газодинамическая структура противоточного реагирующего течения, отражающая особенности возникновения в вихревой камере свободного вихря и формирование в слое смешения фронта пламени, ограниченного периферийным потоком нереагирующего воздуха. Проведены исследования и получены новые фундаментальные знания о влиянии структуры течения на положение фронта пламени и обоснованы методы управления температурными полями и внешним теплообменом. Методами численного моделирования изучены процессы совместного переноса массы, импульса и энергии в многокомпонентной химически реагирующей смеси в условиях закрутки и аэродинамического противотока течения. Экспериментально исследовано влияние структуры течения и положения фронта пламени на внешний теплообмен и температурные поля.