Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние проблемы организации рабочего процесса в камерах сгорания мгтд. цель и задачи исследований 11
1.1 Назначение, типы и особенности работы МГТД . 11
1.2 Статистический анализ влияния размерности на параметры камер сгорания ГТД . 20
1.3 Исследования элементов рабочего процесса в первичной зоне камер сгорания ГТД . 32
1.4. Исследование характеристик рабочего процесса камер сгорания ГТД.. 44 1.5 Цель и задачи исследования 6 8
2 Комплекс стендов, объектов и технологий испытаний и доводки камер сгорания МГТД 7 0
2.1 Экспериментальные модели и объекты 710
2.2 Экспериментальные стенды 79
2.2.1 Установка для визуальных наблюдений за течением в моделях и камерах сгорания .79
2.2.2 Стенд для изучения аэродинамики и массообмена в моделях камер сгорания 80
2.2.3 Проливочная установка для испытания форсунок 8 21
2.2.4 Стенд для испытаний камер сгорания 8 43
2.2.5 Стенд для высотно-климатических испытаний камер сгорания 8 76
2.3 Основные виды измерений 88
2.3.1 Измерение аэродинамической структуры течения и массообмена в камерах сгорания 88
2.3.2 Измерение расходно-геометрических характеристик топливного факела .932
2.3.3 Измерение состава продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания 94
2.3.4 Измерение полей температур газа на выходе из камеры сгорания 9 76
2.3.5 Измерение времени задержки воспламенения топливно-
воздушной смеси в камерах сгорания 9. 08
3 Исследование элементов рабочего процесса камер сгорания МГТД . 102
3.1 Аэродинамика камеры сгорания МГТД 1..0 42
3.1.1 Формы диффузоров, режимы течения и критерии их эффективности 1..0 42
3.1.2 Исследование рабочего процесса вихревых горелок 1..0 86
3.2 Распыливание жидкого топлива пневмомеханическими форсунками 1..1 97
3.3 Принудительное зажигание топливно-воздушной смеси 1..2 85
4 Исследование характеристик рабочего процесса камер сгорания МГТД 142
4.1 Аэродинамика и гидравлическое сопротивление камер сгорания 142
МГТД .
4.2 Выгорание топлива в камерах сгорания МГТД 1..5 42
4.2.1 Физическая модель выгорания топлива 1 5 42
4.2.2 Экспериментальное исследование выгорания топлива в камерах сгорания МГТД 154
4.2.3 Моделирование выгорания топлива в камерах сгорания МГТД 1..6 74
4.3 Стабилизация пламени в камерах сгорания МГТД 1..6..9
4.4 Характеристики поля температуры газа на выходе из камер сгорания МГТД 174
4.4.1 Влияние конструктивных параметров на характеристики поля температуры газа на выходе из камер сгорания МГТД 1..7..4
4.4.2 Влияние режимных параметров на характеристики поля температуры газа на выходе из камер сгорания МГТД . 187
4.4.3 Корреляционно-регрессионные модели окружной и радиальной неравномерностей поля температуры газа на выходе из камер сгорания МГТД
4.5 Характеристики запуска камер сгорания МГТД 209
4.5.1 Влияние параметров потока воздуха на характеристики запуска камер сгорания МГТД 209
4.5.2 Влияние свойств топлива и энергии системы зажигания на запуск камер сгорания МГТД 213
4.5.3 Анализ и обобщение экспериментальных данных по запуску камер сгорания МГТД 220
5 Практическая реализация результатов исследований 226
5.1 Модели и алгоритм расчета конструктивно-геометрических размеров, оценка интегральных параметров и характеристик камер сгорания МГТД на этапе эскизного проектирования 226
5.2 Рекомендации по выбору конструктивных и режимных параметров камер сгорания МГТД
Заключение 245
Список условных обозначений и сокращений 247
Список литературы
- Статистический анализ влияния размерности на параметры камер сгорания ГТД
- Установка для визуальных наблюдений за течением в моделях и камерах сгорания
- Исследование рабочего процесса вихревых горелок
- Моделирование выгорания топлива в камерах сгорания МГТД
Статистический анализ влияния размерности на параметры камер сгорания ГТД
Исследования базировались на фундаментальных положениях теории горения и тепломасообмена, газодинамики реагирующих потоков, химической кинетики, турбулентном движении газов, распространения пламени. При этом использовался эмпирико-аналитический метод исследований.
Основные положения, выносимые на защиту 1 Результаты статического анализа влияния размерности на геометрические параметры и характеристики камер сгорания малоразмерных ГТД. 2 Результаты исследований рабочего процесса автономных вихревых горелок в составе различных камер сгорания. 3 Разработанные методики проведения испытаний элементов камер сгорания малоразмерных ГТД в различных высотно-климатических условиях; 4 Результаты экспериментальных и теоретических исследований характеристик рабочего процесса камер сгорания малоразмерных ГТД. 5 Разработанный метод (модели и алгоритм) оценки интегральных характеристик камер сгорания малоразмерных ГТД. Результаты диссертационной работы соответствуют пп. 1 и 2 «Области исследования» паспорта специальности 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов.
Достоверность полученных результатов экспериментальных исследований обеспечивалась: Применением стандартизованных методик проведения и обработки результатов испытаний камер сгорания и ее элементов. Метрологически аттестованным и поверенным измерительным оборудованием. Применением при испытаниях комплектов топливных форсунок, вихревых горелок и жаровых труб с различными временами наработки в составе двигателя. Использованием физически и теоретически обоснованных и практически проверенных интегральных моделей для оценки комплекса характеристик рабочего процесса камер сгорания малоразмерных ГТД, сходимостью расчетов с результатами экспериментов.
Апробация результатов исследований. Основные результаты проведенных исследований и научные положения диссертационной работы докладывались на различных научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе на Всесоюзной научно-технической конференции по микроэнергетике (КуАИ, 1975, 1977 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции по автоматизации экспериментальных исследований (КуАИ, 1978 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции по энергетическим установкам (г. Тула, 1979 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции по комбинированным и газотурбинным установкам (МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1979, 1983 гг.), на Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (г. Куйбышев, 1980 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции по современным проблемам двигателей и энергетических установок (МАИ, 1981, 1986 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции «Защита воздушного бассейна от загрязнения токсичными выбросами транспортных средств» (г. Харьков, 1981 г.), на Всесоюзном совещании ВДНХ «Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве» (г. Москва, 1982 г.), на научно-техническом семинаре по высокотемпературным процессам в энергетических установках, структурной акустике, диагностике (г. Казань, 1993 г.), Всесоюзной научно-технической конференции «Газотурбинные двигатели и установки» (МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1991 г.), на Международной научно технической конференции по проблемам и перспективам развития двигателестроения (г. Самара, 1997 г.), Международной научной конференции «Двигатели XXI века» (г. Москва, 2000 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Процессы горения теплообмена и экологии тепловых двигателей» (г. Самара, 2002, 2007, 2009, 2012 гг.), Международном конгрессе «Проблемы и перспективы развития наукоемкого машиностроения (г. Казань, 2013 г.).
Результаты отдельных этапов и работы в целом обсуждались на научно-технических советах предприятий, внедривших результаты диссертации: МКБ «Гранит» г. Москва (НТС в 1985 - 2003 гг.); КБ «Гидравлика» г. Уфа (НТС в 1995 - 1996 гг., 2013 г.); НПП «Мотор» г. Уфа (НТС в 1996 г.); КМЗ – СНТК имени Н.Д.Кузнецова г. Самара (НТС с 1985 по 2008 гг.); ККБМ-СКБМ г. Самара (НТС в 1985 - 1999 гг.),
Благодарности
Диссертационная работа посвящена светлой памяти Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. В.П. Лукачева, который долгие годы руководил научным направлением «Рабочий процесс камер сгорания ГТД». Им и д-ром техн. наук, проф. Ю.А. Кнышом были одобрены исследования в области камер сгорания малоразмерных ГТД.
Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность научному консультанту, д-ру техн. наук, проф., заведующему кафедрой теплотехники и тепловых двигателей С.В. Лукачеву за приобретенные за годы совместной работы методологические знания и опыт научных исследований, за инициирование написания диссертационной работы, всестороннюю помощь и подготовку диссертации к защите. Автор также выражает признательность коллегам по совместной научной работе: канд. техн. наук С.Г. Матвееву, канд. техн. наук В.Ю. Абрашкину, канд. техн. наук А.А. Диденко, канд. техн. наук П.Г. Зубкову, канд. техн. наук Ю.Л. Ковылову, канд. техн. наук А.М. Цыганову за полезные советы, которые были учтены в ходе работы над рукописью, инженерам Н.Ю. Лякишевой и Е.А. Платоновой за большую помощь в оформлении диссертационной работы
Установка для визуальных наблюдений за течением в моделях и камерах сгорания
Это объясняется принятием новой технологической платформы, которая предполагает ускоренное развитие малой распределенной энергетики. Она определяет создание и организацию серийного производства современных газотурбинных установок (ГТУ) малой мощности для парогазовых технологий. Успешное решение этой задачи не только определит возможность достижения мирового технического уровня энергетики России, но и, прежде всего, обеспечит экономическую независимость от импортного оборудования [1.1, 1.5, 1.14, 1.22].
Децентрализация энергетики как концепция ее развития принята большинством развивающихся стран. В этих условиях возникает необходимость поиска новых энергетических источников, которыми, по мнению большинства экспертов, в ближайшие десятилетия могут стать: развитие автономной энергетики и создание в стране альтернативной энергосистемы на базе газотурбинных технологий. Это предопределяет более высокие требования к созданию малоразмерных ГТД и его узлов.
Исходя из вышесказанного, авторами в работе [1.24] были сформулированы следующие особенности и проблемы создания МГТД и его узлов: широкая сфера применения МГТД - для вертолетов, БЛА, самолетов, наземного и водного транспорта; малые размеры проточной части, предопределяющие использование нетрадиционных конструктивных форм (центробежные ступени компрессора, противоточные камеры сгорания, радиальные турбины и т.д.); разнообразие используемых схем двигателей, экстремальные условия эксплуатации (погодные, климатические, на необорудованных аэродромах), что может привести к попаданию посторонних частиц, предметов на вход в двигатель; изменения в схеме КС, которые диктуют спецификой схемы двигателя и низкими термодинамическими параметрами; растут относительные величины структур, размеров и явлений в организации рабочего процесса и конструкции КС; рост относительных размеров технологических допусков на изготовление деталей камер сгорания МГТД приводит к тому, что создание КС очень малых размеров требует значительно более высокой культуры их производства и испытаний, чем для большей размерности; применение в КС МГТД альтернативных топлив. Статистический анализ влияния размерности на параметры камер сгорания ГТД
В литературе [2.4, 2.6, 2.9, 2.10], где рассматривается вопрос моделирования технических изделий, представлены две основных точки зрения. Первая связана с упрощенным подходом, когда, начиная с некоторой величины тяги или мощности, ГТД называют малоразмерными.
Достаточно продолжительное время такое деление производили, ориентируясь на величину максимальной тяги Ртах (мощности Nemax) двигателя. Считалось, что если двигатели имеют мж 50...80кН (ТУе 2...4МВт), то они малоразмерные. В настоящее время определение размерности двигателя основано на величине приведенного по параметрам на выходе из компрессора расхода воздуха G : в пр в Р к 288 К малоразмерным относятся двигатели с расходом Gввых 1,5...2,5кг/с или величиной пропускной способности турбины (которую обычно обозначают Ат) - А т 0,012-.-0,016м2) [1.24].
При этом отмечается ряд особенностей в облике двигателей, например, последняя ступень компрессора центробежного типа и сопряженные с ней различные схемы КС (рисунки 1.6 - 1.9). Однако указание на эти особенности не позволяет полностью выяснить специфику организации рабочего процесса, поскольку тот же центробежный компрессор и противоточная камера могут быть использованы в двигателях и средней размерности. Такое разделение носит условный характер, хотя и не лишено определенных оснований, поскольку эта группа изделий имеет ряд общих особенностей: малые размеры проточной части, предопределяющие использование нетрадиционных конструктивных форм узлов; разнообразие используемых схем двигателей в зависимости от целевого назначения летательного аппарата; небольшая продолжительность полетного цикла, эксплуатация в сложных условиях.
Другой подход известен из теории лопаточных машин, где четко установлено, что уменьшение их абсолютных размеров отражается на уровне коэффициента полезного действия (КПД) из-за роста относительных величин неоднородностей потоков в межлопаточных каналах и потерь через зазоры. По сути, тот же принцип роста влияния относительной величины какого-либо фактора заложен в пояснении понятия малой размерности ГТД, предложенном в работе [1 делается вывод о линейности теоретической зависимости yдв=f(D).
Обобщая некоторую статистику, был сделан вывод, что при уменьшении размеров эта зависимость подтверждается лишь в небольшом диапазоне, а затем (рисунок 1.10) в действительности существенно меняет свой характер. Анализируя данное обстоятельство, автор указывает, что при моделировании ГТД в сторону уменьшения размеров далеко не все узлы удается пропорционально масштабировать. Такие из них, как приборы, агрегаты, подшипники, начиная с каких-то мощностей двигателей, перестают уменьшать свои размеры, что приводит к росту их относительного веса.
Исследование рабочего процесса вихревых горелок
Характер изменения полного и статического давлений в каналах по длине камеры сгорания различен, например, в кольцевом зазоре и внутри жаровой трубы. Полное давление рабочего тела уменьшается, но по-разному, тогда как статическое давление, например, в зазоре между жаровой трубой и корпусом, поддерживается примерно постоянным или даже несколько увеличивается. Это объясняется тем, что по длине кольцевого канала вследствие постепенного перетекания воздуха внутрь жаровой трубы его количество уменьшается, а площадь поперечного сечения канала обычно оставляют постоянной, чтобы увеличить перепад статических давлений и необходимую глубокую подачу струй воздуха в зоне смешения. Статическое давление по длине жаровой трубы, как правило, снижается. Суммарные потери давления складываются из следующих основных составляющих потерь полного давления ІАР ) : 1) во входном диффузоре (АР ) ; 2) во фронтовом устройстве (др ) и в отверстиях (дРо тв) ; 3) внутри жаровой трубы (др р) . Последние включают потери на смешение потоков, на трение и тепловые потери. На различных режимах абсолютные суммарные потери полного давления в камере сгорания и соотношение отдельных составляющих будут изменяться. При сгорании топлива в КС, когда Gв = const, доля ЛРж будет возрастать с уменьшением ак, так как увеличивается подвод теплоты к потоку [3.11, 3.39, 3.45, 3.46]. Результаты исследований показывают, что при холодных продувках КС АР 512 %, АРфр 3045 % и (ЛР ) 3550 % от общих потерь. При горении топлива с ак = 34 суммарные потери полного давления в камере сгорания увеличиваются примерно на 30-50% по сравнению с потерями давлений при холодных продувках и доли их отдельных составляющих становятся соизмеримыми, достигая примерно 25-35%. Затраты энергии, которые связаны с уменьшением полного напора воздуха в камере сгорания, должны улучшать условия протекания рабочего процесса в результате снижения скорости воздуха, образования зональной структуры потока за фронтовым устройством, необходимой для обеспечения смесеобразования.
Отдельные составляющие потерь полностью устранить невозможно, но рациональное их снижение без ухудшения рабочих характеристик камеры необходимо. В первую очередь это касается потерь в диффузоре, так как они составляют существенную долю общих потерь. При правильном проектировании потери в диффузоре могут быть снижены без ухудшения рабочего процесса.
Анализ отдельных видов потерь полного давления в камерах сгорания ГТД дает представление об основных закономерностях их изменения и влияния на них различных факторов. Однако действительный процесс течения газа при подводе теплоты, различных местных скоростях и температурах, неравномерном тепловыделении по длине и сечению камеры более сложен.
В процессе гидравлического расчета определяются потери полного давления и распределение газовоздушных потоков по длине камеры сгорания. В ходе расчета выявляются места и формы наибольших потерь, характер изменения давления в отдельных каналах и камере. При проектировании новой камеры сгорания эта задача входит в общий ее расчет в отличие от самостоятельного поверочного гидравлического расчета уже созданной или спроектированной конструкции [3.11, 3.18, 3.33, 3.45, 4.15, 4.92].
Система гидравлического расчета, использующая метод последовательных приближений, достаточно проста и в настоящее время вполне определена. Отдельные элементы расчета применительно к различным схемам конструкций камер сгорания могут выполняться по-разному. Следует отметить, что способы выполнения отдельных расчетов непрерывно совершенствуются по мере накопления знаний и успешных результатов их анализа. Особую роль в этом следует уделить органическому сочетанию экспериментальных исследований и численных методов расчета. Выгорание топлива в камерах сгорания и его моделирование
Рабочий процесс в камере сгорания представляет собой сложную совокупность явлений тепло-массопереноса и горения, происходящих в условиях высокой неравномерности полей температур, концентраций и скоростей. Все это значительно усложняет изучение процесса горения в камерах сгорания. Поэтому, как правило, объем жаровой трубы разбивают на отдельные зоны: первичную, вторичную, горения и смешения, каждую из которых экспериментально оптимизируют из условия обеспечения требуемых характеристик рабочего процесса КС.
Наиболее важную роль играет зона горения, определяющая эффективность выгорания топливно-воздушной смеси, диапазон устойчивой работы, тепловое состояние элементов жаровой трубы, эмиссионные характеристики камер сгорания и их запуск.
Анализу процесса выгорания топлива в закрученном потоке посвящен ряд отечественных и зарубежных работ. Широкое признание получили исследования, проведенные Р.Б. Ахмедовым, И.Я. Сигалом, П. Майером, Д. Лилли и М. Матуром [3.3].
При горении в закрученной газовой струе, вытекающей в неподвижную среду или спутный поток, длина факела определяется главным образом режимом истечения закрученного потока, конструкцией вихревой горелки Lкз , Dкз , Lд , Dд , Sв , аэродинамическими, кинетическими, диффузионными факторами и не зависит от скорости истечения потока при Rе 104. Для вихревых горелок, работающих при г 1,0, характерна следующая схема выгорания газа. На начальном участке (Lнач Lкз) происходит перемешивание газа с воздухом и частичный прогрев смеси за счет перемешивания с горячими продуктами сгорания. На основном участке (Lосн Lц) происходит смешение предварительно подготовленного топливно-воздушного потока с рециркулирующими продуктами сгорания и его выгорание. Зона догорания представляет собой область малоинтенсивного окисления CO и Н2. Согласно работам [2.11] выгорание по длине вихревого факела удовлетворительно описывается уравнением
Моделирование выгорания топлива в камерах сгорания МГТД
Исследование характеристик малоразмерных камер сгорания проводилось на стенде, схема которого представлена на рисунке 2.13. В его основе - два параллельно работающих вакуумных насоса ВВН 2-50 с электроприводами мощностью 132 кВт, каждый из которых оснащён необходимым оборудованием для регулировки режимов работы. Это позволило проводить испытания в различных условиях с Gв 1,5кг/с и Т 523К [3.22].
Подогрев воздуха на входе в КС осуществлялся с помощью блока, состоящего из трех калориферов типа СФО-100, суммарной мощностью 300 кВт. Система управления позволяла автоматически поддерживать температуру на входе в КС с точностью ±2... ±5К. 17 18 -1 Рисунок 2.13 Схема стенда для испытаний камер сгорания малоразмерных ГТД: 1 - Камера сгорания МГТД; 2 - Термопневмогребенка; 3 - Задвижка с электроприводом; 4 - Дроссельный расходомер; 5, 15 - Сильфон; 6,12,13 - Задвижка с электроприводом; 7,22 - Термопара ХК (Т49-3); 8 - Блок калориферов СФО-100 (7V=3-100кВт); 9 - Вентилятор Ц10-28 №5 (N=40 кВт); 10,11 - Вакуум-насос ВВН2-50; 14 - Вентиль сливной; 16-Главная ступень охлаждения; 17 - Смотровое устройство; 18 - Предварительная ступень охлаждения; 19, 20 - Затвор вакуумный; 21 - Блок управления калорифером; 23 - Ротаметр; 24 - Вентиль с электроприводом; 25 - Вентиль; 26 - Манометр; 27 - Турбинный преобразователь расхода Безопасные условия эксплуатации ВВН 2-50 по температуре газов при огневых испытаниях обеспечивались двухступенчатой системой охлаждения, работающей на принципе создания водяной завесы в газовоздушном тракте.
Стенд оснащен системами для замера всех необходимых параметров. Расход воздуха измерялся с помощью дроссельного расходомера 4. На входе в объект испытаний установлены датчики полного, статического давлений и температуры.
Для определения состава продуктов сгорания и характеристик поля температуры газа на выходе из камеры было спроектировано, изготовлено и доведено устройство кругового замера (рисунок 2.14).
Устройство кругового замера поля температуры газа на выходе из камеры сгорания МГТД [2.1, 3.22] Учитывая трудоемкость проводимых исследований, была разработана и практически реализована автоматизированная система измерения, в состав которой входили: термопневмогребёнка и пробоотборник, устройство управления, реверсивный электродвигатель, счётчик положения гребёнки, потенциометр КСП-4, вольтметр, формирователь импульсов. Система позволила проводить обработку испытаний в темпе эксперимента в диапазоне температур
Исследование запуска камер сгорания МГТД проводилось на высотно-климатическом стенде, общий вид и схема которого показаны на рисунке 2.15. Стенд включает в себя следующие основные элементы: термобарокамеру, измерительный комплекс и систему создания высотно-климатических условий в процессе испытаний [2.8, 3.22].
Термобарокамера 24 (ТБК) выполнена сборно-разборной из шести панелей, её габаритные размеры: 1,85 х 1,15 х 1,7м. Внутри ТБК размещались объекты испытания 19.
Перед испытаниями в условиях отрицательных температур осуществлялось предварительное захолаживание с помощью системы термостатирования объектов, топливных баков и всего оборудования, находящегося внутри ТБК, до необходимой температуры. Для охлаждения используется смесь воздуха и газообразного азота. Кроме того, отрицательные температуры воздуха в процессе испытаний создавались с помощью турбодетандерной установки 5 (ТДУ). Сжатый и очищенный воздух подводится из баллонной батареи 3 энергокомплекса к турбине ТДУ, где расширяется до давления, близкого к атмосферному, при этом температура его понижается до Гк 223 К. Поддержание заданных режимных параметров производилось с помощью системы перепуска воздуха задвижкой 13 в смеситель 6, а охлажденный воздух поступал далее в ресивер 7 и ТБК. Положительные температуры воздуха создавались с помощью системы электрокалориферов 9 и вентиляторов 10, 11.
Высотные условия создавались с помощью вакуумных насосов ВВН-2-50, необходимые режимы обеспечиваются регулируемыми задвижками 16, 26, а визуальные наблюдения за воспламенением ТВС проводились дистанционно с помощью промышленной телевизионной установки.
Воспламенение ТВС осуществлялось как от штатных систем зажигания, так и от стенда переменных параметров, позволяющих изменять частоту и энергию разряда в диапазоне / = 6...18Гц, Ераз =1...3Дж.
Измерение аэродинамической структуры течения и массообмена в камерах сгорания Измерение средних и пульсационных параметров потока в моделях КС производилось с использованием термоанемометрической системы JFA 100, включающей в себя блоки: термоанемометр, блок преобразования сигнала и калибратора [2.8, 3.22].
Выходное напряжение сигнала термоанемометра является нелинейной функцией скорости, поэтому для его управления используется блок преобразования. Он позволяет повысить чувствительность аппаратуры.
Измерения осуществлялись с использованием однониточного датчика, чувствительным элементом которого являлась вольфрамовая нить диаметром 4мкм. Конструкция датчика, размеры, схема и его градуировочная зависимость приведены на рисунке 2.16. При изменении величины скорости нарушается теплообмен нагретой нити с окружающей средой, изменяется ее сопротивление и происходит разбалансировка моста, которая автоматически восстанавливается блоком преобразования сигнала. Мерой средней скорости потока является напряжение в цепи постоянного тока питающей диагонали моста, а среднеквадратическое значение напряжения переменного тока W является мерой пульсационной скорости.
Для определения зависимости выходного сигнала термоанемометра от скорости потока при заданных параметрах преобразователя перед каждым испытанием проводилась градуировка датчика, она аппроксимировалась с помощью полинома четвертой степени
Коэффициенты полинома имели следующие значения: к= 1,9900; а = 2,7273; 6 = 0,8905; с = 0,0814; d = 0,0166 (для каждого датчика они индивидуальны). При проведении измерений датчик закреплялся в координатное устройство, позволяющее перемещать его в различных направлениях. Это позволяет определить компоненты скорости Wx=W- cosq , W9=W-sinup.
Важную роль в рабочем процессе первичной зоны камеры сгорания играет тепломассообмен между приосевой зоной рециркуляции вихревой горелки и окружающим ее прямым потоком. Интенсивность турбулентного обмена можно косвенно определить по величине времени пребывания (гп) газа в зоне рециркуляции [3.22, 4.50].
Измерение гп проводилось на установке, схема которой представлена на рисунке 2.17, а. В координатном устройстве 1 крепился Г - образный шток 2, с помощью которого производилось простреливание горящего факела вихревой горелки 3. Конец стержня 2 покрыт асбестовой лентой 4, которая пропитывалась раствором поваренной соли. Пламя горелки конденсатором 5 проектировалось на входную щель спектрографа 6. На входе в спектрограф устанавливался фотоэлектронный умножитель 7 с блоком питания 8, сигнал с которого подавался на вход электронного запоминающего осциллографа 9. Запуск осциллографа был синхронизирован с моментом подачи соли в пламя горелки.
При внесении в пламя соли оно окрашивается в желтый цвет. Спектрограф, настроенный на волну желтой линии излучения паров натрия, подавал сигналы на вход в фотоэлектронный умножитель в момент попадания паров натрия в зону горения, в этом случае на экране осциллографа возникал импульс, характерный вид которого представлен на рисунке 2.17, б и 2.17, в. Точка а соответствует началу свечения паров натрия, а точка б моменту выхода стержня с солью из пламени. Величина времени таб равнялась примерно 0,005с. Кривая б-г характеризует вынос светящихся частиц из зоны рециркуляции. Изменение концентрации частиц в зоне рециркуляции подчиняется следующему закону:
