Числове дослідження змішування в системі генерації газової суміші

Резюме

Предметом дослідження є газодинамічний процес сумішоутворення з заданим компонентним складом під час перетікання через змішувач в системі генерації суміші. Метою роботи є науково-експериментальна оцінка технічних рішень змішувача щодо забезпечення точності й гомогенності газової суміші. Завдання дослідження полягають у проведенні числових експериментів перетікання газового потоку через сопла змішувача системи генерації суміші із забезпеченням її стехіометричного компонентного складу й гомогенності. Поставлене завдання розв’язується шляхом створення адекватних математичних моделей газодинамічної течії й аналізу результатів числового моделювання. Отримано такі результати. Розроблено змішувач системи сумішоутворення й дана оцінка технічним рішенням щодо його конструкції. Експериментально встановлені площі прохідного перерізу сопел змішувача. Створено математичну модель процесу генерації суміші із заданим компонентним складом й проведено серію числових експериментів з дослідження перетікання її компонентів через змішувач. Моделювання здійснено з використанням програмного забезпечення ANSYS CFX. Застосовано стаціонарну постановку задачі. В соплах закритичного перетікання змішувача ураховано теплообмін газового потоку зі стінками за рахунок розв’язання задачі і визначення відповідних коефіцієнтів теплопередачі. На входах в змішувач визначено співвідношення початкового тиску компонентів суміші, що забезпечує її стехіометричний склад. Отримані поля швидкостей газового потоку, масову витрату компонентів газової суміші через змішувач, поля тиску й температури. За результатами моделювання встановлено, що конструкція розробленого змішувача забезпечує створення газової суміші зі гомогенністю не нижче 3 %. За умови постійності початкових значень тисків компонентів суміші на вході у змішувач може бути досягнуто стехіометричний склад газової суміші із точністю не нижче 1%.