Экспериментальное исследование спиральных вихрей в пламени, стабилизированном закруткой потока

7 Апреля 2015

11:00

Телемост ЦАГИ-ИТПМ СО РАН-СПбГПУ-НИИМ МГУ

Оnline-трансляция из ИТПМ СО РАН

ЦАГИ, корп. № 8, конференц-зал

Докладчик: к.ф.-м.н. Дулин Владимир Михайлович ( ИТПМ СО РАН ) , vmd@itp.nsc.ru

Тезисы доклада "Экспериментальное исследование спиральных вихрей в пламени, стабилизированном закруткой потока"

С использованием метода панорамной анемометрии по изображениям частиц (particle image velocimetry) исследована структура и динамика дозвуковых закрученных струйных течений и газовых пламён. Акцент в исследовании сделан на анализе пространственной структуры автоколебательной моды, возникающей для сильно-закрученных потоков с распадом вихревого ядра. Для выделения когерентной составляющей в ансамблях полей мгновенной скорости были использованы методы анализа размерности стохастических динамических систем.

В работе сделан вывод, что в приосевой зоне торможения потока, формирующейся во время истечения закрученной струи из сопла, вихревое ядро принимает форму спирали. Если закрутка достаточно велика, то распад вихревого ядра сопровождается присутствием центральной зоны возвратных токов. В этом случае существенный вклад в турбулентные пульсации скорости вносит автоколебательная мода — когерентная структура, состоящая из прецессирующего вихревого ядра и двух вторичных спиральных вихрей. Один спиральный вихрь присутствует во внешнем слое смешения струи, другой опоясывает область возвратных токов. Подобная структура для когерентной составляющей турбулентного течения сохраняется после поджига пламени, в том числе для закрученного потока в модельной камере сгорания. Трехмерные измерения поля мгновенной скорости, выполненные впервые, подтверждают выводы работы о форме когерентных структур в закрученных потоках и пламени.

Рисунок: (а) Когерентная составляющая в поле скорости сильнозакрученной струи и визуализация крупномасштабных вихревых структур. (б) Фотография и (в) когерентные структуры для сильно-закрученного пламени в цилиндрической камере сгорания