Анализ связей и закономерностей процессов турбулентного горения ультрабедных газовых смесей и гидродинамики течения для формирования облика перспективных полноразмерных малоэмиссионных камер сгорания с ультранизким уровнем выбросов вредных веществ и устойчивым процессом горения

Данный проект направлен на формирование облика перспективных полноразмерных МЭКС с ультранизким уровнем выбросов вредных веществ и устойчивым процессом горения. Для формирования облика МЭКС необходимо провести анализ влияния температуры продуктов сгорания и времени пребывания газа в камере сгорания на эмиссию CO и на вклад основных механизмов (термический механизм, быстрое образование NO, механизм N2O) в образование NO. Этот анализ нужен для разрешения противоречия, связанного с противоположным влиянием этих параметров на эмиссию NOx и CO. Кроме того, необходимо исследование закономерностей процесса горения бедных и ультрабедных газовых смесей и взаимодействия горения и гидродинамики течения с целью подавления автоколебаний, пульсаций давления и срыва пламени. Задачами проекта для создания перспективной МЭКС являются: 1) определение основных геометрических и режимных параметров и их взаимного влияния на эмиссионные характеристики камеры сгорания; 2) определение роли турбулентности в зонах горения; 3) определение вклада степени гомогенизации предварительно подготовленной горючей смеси; 4) определение особенностей протекания химических реакций при объемном сгорании ультрабедных метано-воздушных смесей, с выделением важнейших механизмов образования вредных веществ. Для решения этих задач предполагается провести расчетно-теоретические и экспериментальные исследования оригинальной полноразмерной конструкции МЭКС, отличающейся от большинства промышленных МЭКС ГТУ наличием диффузора жаровой трубы, отсутствием закрутки потока, наличием зоны обратных токов больших размеров для стабилизации горения ультрабедных горючих смесей и высокой степенью гомогенизации горючей смеси на выходе из горелки. Эксперименты будут проведены на полноразмерном стенде. При выполнении расчетных исследований турбулентного гомогенного горения в МЭКС будут использоваться методы DNS и LES, различные, в том числе оригинальные, модели турбулентного горения и различные кинетические механизмы окисления метана.