Влияние неустойчивостей на ускорение фронта пламени

Автор: Виктор Владимирович Голуб

Соавторы: Голуб В.В.

Организация: Объединенный институт высоких температур Российской академии наук, Москва

Расширяющиеся фронты химических реакции имеют отношение к процессам в двигателях с искровым зажиганием, к проблемам предотвращения взрывов, а также таких космических явлений, как термоядерное горение в сверхновых. При воспламенении горючей смеси газов в районе точки зажигания, возникает сферическое пламя. Сразу после зажигания пламя является гладким и сферическим. С увеличением размера фронт пламени деформируется и ускоряется. Ускорение фронта пламени является сложным процессом под действием теплового расширения, различных неустойчивостей–гидродинамических, термо-диффузионных, термо-акустических и турбулентности. Когда фронт пламени достигает критического значения Pe, его ускорение становится неавтомодельным, а затем автомодельным. Величина Pe представляет собой отношение радиуса фронта пламени к толщине фронта пламени. Л.Д. Ландау показал, что пламя становится неустойчивым к возмущениям всех длин волн при Re > 1. А.Г. Истратов и В.Б. Либрович показали, что пламя становится неустойчивым при Re > 103-104. Они учитывали влияние химической кинетики, диффузии и теплопроводности и показали, что эти процессы препятствуют развитию возмущений с малой длиной волны. На сегодняшний день существует множество методов моделирования ускорения пламени, как аналитических (фрактальный подход, анализ неустойчивостей, статистический турбулентный подход Колмогорова-Обухова…) так и численных (RANS, LES, DNS…).

Работа выполнена при поддержке Российского Научного Фонда, грант №14-50-00124