Для цитирования:
Зуев Ю. В. Влияние степени подогрева газокапельной турбулентной струи на ее параметры // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2026. Т. 26, вып. 2. С. 225-235. DOI: 10.18500/1816-9791-2026-26-2-225-235, EDN: MQCRIY
Влияние степени подогрева газокапельной турбулентной струи на ее параметры
В статье изучается влияние степени подогрева газокапельной струи c фазовыми переходами и соударениями капель на параметры этой струи. Под степенью подогрева струи понимается отношение температур газа на срезе сопла и в окружающей среде. Методом исследования является математическое моделирование. Расчеты проводятся с помощью нашей ранее опубликованной математической модели двухфазной струи, полученной в рамках RANS-подхода. В этой модели осредненные уравнения газовой фазы и капель записываются в переменных Эйлера. В связи с тем, что струйные течения являются автомодельными, для расчета моментов корреляции пульсационных параметров фаз используются алгебраические формулы. При математическом моделировании рассматривается газокапельная затопленная струя, истекающая в газовую среду с температурой, существенно отличающейся от температуры газа на срезе сопла. Анализ результатов проведенных расчетов показал, что при истечении нагретой двухфазной струи в газовую среду с меньшей температурой численное значение степени подогрева струи не оказывает заметного влияния на все параметры струи. В случае истечения двухфазной струи в газовую среду с большей температурой по сравнению с температурой газа на срезе сопла величина степени подогрева струи существенным образом влияет на температуры фаз, объемные концентрации и размеры капель, а также на интенсивность фазовых переходов. В этом случае уменьшение степени подогрева струи приводит к существенному увеличению температуры газа, интенсивности фазовых переходов, более резкому уменьшению вдоль оси струи массового расхода и диаметров капель, а также к увеличению их объемных концентраций на участке струи вблизи среза сопла.
- Mostafa A. A., Elghobashi S. E. A two-equation turbulence model for jet flows laden with vaporizing droplets // International Journal of Multiphase Flow. 1985. Vol. 11, iss. 4. P. 515–533. DOI: https://doi.org/10.1016/0301-9322(85)90073-4
- Mostafa A. A., Mongia H. C. On the modeling of turbulent evaporating sprays: Eulerian versus Lagrangian approach // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1987. Vol. 30, iss. 12. P. 2583–2593. DOI: https://doi.org/10.1016/0017-9310(87)90139-6
- Пахомов М. А., Терехов В. И. Численное исследование турбулентной структуры полидисперсной двухфазной струи с испаряющимися каплями // Математическое моделирование. 2016. Т. 28, № 11. С. 64–78. EDN: XRIPKL
- De S., Lakshmisha K. N. Simulations of evaporating spray jet in a uniform co-flowing turbulent air stream // International Journal of Spray and Combustion Dynamics. 2009. Vol. 1, iss. 2. P. 169—198. DOI: https://doi.org/10.1260/175682709788707459
- Wang J., Dalla Barba F., Picano F. Direct numerical simulation of an evaporating turbulent diluted jet-spray at moderate Reynolds number // International Journal of Multiphase Flow. 2021. Vol. 137. Art. 103567. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2021.103567
- Вараксин А. Ю. Двухфазные потоки с твердыми частицами, каплями и пузырями: проблемы и результаты исследований (обзор) // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58, № 4. С. 646–669. DOI: https://doi.org/10.31857/S004036442004016X, EDN: NBIXRZ
- Вараксин А. Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков с твердыми частицами, каплями и пузырями // Теплофизика высоких температур. 2023. Т. 61, № 6. С. 926–948. DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423060169, EDN: VCCAVW
- Зуев Ю. В. Газокапельные турбулентные струи с фазовыми превращениями и соударениями капель // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2025. № 1. С. 146–160. DOI: https://doi.org/10.31857/S1024708425010072, EDN: DUXGPS
- Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред : в 2 ч. Ч. 1. Москва : Наука, 1987. 464 с.
- Хинце И. О. Турбулентность, ее механизм и теория. Москва : Физматгиз, 1963. 680 c.
- Стернин Л. Е., Шрайбер А. А. Многофазные течения газа с частицами. Москва : Машиностроение, 1994. 320 c.
- Стернин Л. Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах. Москва : Машиностроение, 1974. 212 c.
- Fuchs N. A. Evaporation and droplet growth in gaseous media. London : Pergamon Press, 1959. 80 p.
- Friedlander S. К. Smoke, dust and haze: Fundamentals of aerosol behavior. New York : Wiley and Sons, 1977. 317 p.
- Шрайбер А. А., Гавин Л. Б., Наумов В. А., Яценко В. П. Турбулентные течения газовзвеси. Киев : Наукова думка, 1987. 240 c.
- Yule A. J., Seng C. Ah., Felton P. G., Ungut A., Chigier N. A. A study of vaporizing fuel sprays by laser techniques // Combustion and Flame. 1982. Vol. 44, iss. 1–3. P. 71–84. DOI: https://doi.org/doi:10.1016/0010-2180(82)90064-5
- Зуев Ю. В. О некоторых причинах немонотонного изменения концентрации дискретной фазы в двухфазной турбулентной струе // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2020. № 2. С. 51–60. DOI: https://doi.org/10.31857/S0568528120020152, EDN: CGMDJX
- 78 просмотров