К расчету физико-химических свойств топлива в мазутных форсунках Текст научной статьи по специальности «Математика»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №12-1/2016 ISSN 2410-700Х

где Ух и у2 - постоянные. (2.4) дает общее решение уравнения (2.1). Список использованной литературы:

1. Чочиев Т. З. Обыкновенные дифференциальные уравнения с переменными коэффициентами, LAP LAMBERT Academic Rubliching. Германия 2015, 157 с.

2. Чочиев. Т. З. О втором варианте исследования уравнения Риккати. XVII МНПК. Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия. Россия г. Новосибирск, №II(18)/ 2015

3. Чочиев Т. З. Решение уравнения Риккати и его применение к линейным уравнениям второго порядка. // XII МНК, ЕНО Итоги науки в теории и практике 2015, ISSN 2411 - 1899. Москва с. 13-18

4. Чочиев. Т. З. О другом варианте исследования уравнения Риккати. ISSN 3385-8879 XVI МНПК. «Отечественная наука в эпоху изменении» // постулаты прошлого и теория нового времени. 7(12)/ 2015. Часть 3. с. 18-24. Екатеринбург.

© Чочиев Т. З., 2016

УДК 621.18

Шутов Владимир Сергеевич

аспирант, ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, г. Ижевск

E-mail: [email protected] Варфоломеева Ольга Ивановна к.т.н, доцент, ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, г. Ижевск

E-mail: [email protected]

К РАСЧЕТУ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОПЛИВА В МАЗУТНЫХ ФОРСУНКАХ

Аннотация

В работе рассматриваются вопросы моделирования распыления и последующего горения топлива в мазутных форсунках.

Ключевые слова

Форсунка. Мазут. Энергосбережение. Энергоэффективность. Математическое моделирование.

В настоящее время одной из основных проблем, решаемых в России, является эффективность и рациональность использования энергетических ресурсов[1]. Энергетическая эффективность теплоисточников в первую очередь зависит от потерь, которые возникают при генерации теплоты. Объектом исследования данной работы является Конструкция форсунки и ее влияние на качество распыление мазута.

Целью данной работы является - разработать методику моделирования течения топлива в объеме форсунки, распылению струй в окружающей среде и последующему горению капель жидкости.

Течение топлива в проточных частях распылителей, последующего развития струй вне объема форсунки, их распад на капли, дальнейшее испарение капель являются сложными физическими процессами, включающими в себя множество различных физических эффектов. Исследование данных процессов экспериментальными методами представляет собой сложную техническую задачу. В этих условиях более предпочтительными представляются расчетные методы исследования. В связи с этим возникает проблема разработки целого комплекса математических моделей, описывающих указанные процессы.

Задачи исследования:

Первая. Провести анализ по данной проблематике и определить перспективные направления методов моделирования распыления и горения жидкого топлива.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №12-1/2016 ISSN 2410-700Х_

Вторая. Разработать и обосновать методику моделирования истечения, распыления и горения мазута, практические рекомендации по результатам численных экспериментов, охватывая вопросы моделирования движение жидкости современной вычислительной техникой.

Третья. Установить взаимосвязь полученных факторов с качеством горения мазута.

По способу распыливания жидкого топлива мазутные форсунки можно разделить на три основные группы:

1. Механические;

2. С распиливающей средой;

3. Комбинированные.

В механических форсунках распыливание осуществляется главным образом за счет энергии топлива при продавливании его под значительным давлением через малое отверстие - сопло. Дальнейшее размельчение полученных капель происходит под воздействием давления окружающей среды. Мазутные форсунки с распиливающей средой осуществляют распиливание топлива главным образом за счет энергии движущегося с большой скоростью распылителя - пара или воздуха. В комбинированных форсунках распиливание топлива осуществляется за счет совместного использования энергии топлива, подаваемого под давлением, и энергии распиливающей среды [2].

Для описания течения жидкости используются двухкомпонентные уравнения Навье-Стокса. Система уравнений, описывающих двухкомпонентное двухфазное течение состоит из:

1. уравнение количества движения:

дрУ

dt

- + V(pV ® У) = -VP + V(0 + ßt )(VV + (VV)J)) + S ;

2.

уравнение неразрывности:

dP+V(pV ) = 0, dt v'

где S = (p-phyd + PB + R ; 3. уравнение энергии:

dp) + V(pVh) = vfiA + A. Ivh ^

dt HPrt) J

+ Q;

Для решения системы уравнений необходим так же ввод условий однозначности. Условия однозначности включают в себя:

• Расчетная область - Геометрия модели выполнена в системе трехмерного моделирования рис. 1;

Рисунок 1 - Пример геометрии модели

• Начальные условия среды;

• Граничные условия.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №12-1/2016 ISSN 2410-700Х_

Существенную роль оказывает режим течения. Для расчета турбулентных течений применяются различные модели турбулентности.

Наиболее распространенными моделями турбулентности являются: k-e и SST модель. Модель k-e наиболее часто применялась для успешных расчетов инженерных задач. Для описания турбулентных велечин в ней используется система двух нелинейных диффузионных уравнений - для массовой плотности турбулентной энергии k и скорости диссипции турбулентной энергии e [3]. Однако в k-e модели не учитывается особенность сильно закрученных турбулентных течений.

Модель турбулентности SST представляет собой комбинацию k-e и k-o) моделей, и позволяет учесть сильную закрутку потока.

Рассмотренные в статье положения могут быть предметом диссертационного исследования. Подробнее о методологии диссертационного исследования можно познакомиться в работах [4, 5, 6].

В исследовательской работе выполнен анализ метода моделирования горения мазута в форсунках. Полученные результаты могут быть использованы для построения модели горения других жидких топлив в горелочных устройствах.

Список использованной литературы:

1. ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»

2. Мазутные форсунки [электронный ресурс] : http://www.topky.ru/fuel-oil-injector.html Дата обращения(29.05.2016 ).

3. Авраменко М. И. О k-e модели турбулентности. Снежинск: Изд-во РФЯЦ - ВНИИТФ, 2005, 76 с.

4. Селетков С. Г., Новый результат в диссертационной работе и его получение// Вестник ИжГТУ . - 2015. -№ 1. - С. 140-143.

5. Селетков С.Г. Гипотеза в диссертации // Современный взгляд на будущее науки: Сб. стат. Международной научно-практической конференции (25 июня 2015 г., г. Уфа). - Уфа: Аэтерна, 2015. - С. 197 - 198.

6. Селетков С.Г. Морфология автореферата диссертации // Вестник ИжГТУ. - 2012. - №2.- С. 192 - 194.

© Шутов В С, Варфоломеева О.И., 2016