Моделирование горения и течения продуктов сгорания по тракту горелки К-2 для газотермического напыления защитных покрытий

摘要

Метод конечных объемов для решения осредненных по Рейнолъдсу уравнений Навье-Стокса в модели SST совместно с уравнением для полной энергии с учетом вязкости применен для анализа горения и течения продуктов сгорания в тракте керосин-кислородной горелки, используемой для высокоскоростного газопламенного напыления защитных покрытий (технология НУОР). Рассчитаны распределения температуры пламени и скорости течения смеси газов. Найден наиболее теплонапряженный участок устройства. Сравнены две методики расчета - моделирование химической реакции в камере сгорания и истечение смеси продуктов реакции окисления горючего фиксированного (замороженного) состава, определенного термодинамическим расчетом изобарной камеры сгорания. Термодинамический расчет проводили в рамках специально созданной для этого компьютерной программы, основанной на минимизации термодинамического потенциала продуктов сгорания. Сравнительный анализ проведен для обедненной, обогащенной и стехиометрической смеси горючего и окислителя. Сделан методически важный вывод о возможности замены сложного расчета с химической реакцией более простым расчетом с течением предварительно определенного термодинамически равновесного состава газов. Ошибка при этом составила около 3 %.