Возбуждение и подавление вибрационного горения

Выше уже говорилось о том, что в зависимости от кон­кретных обстоятельств вибрационное горение (возбужде­ние акустических колебаний теилоподводом вообще) мо­жет быть процессом, который желательно организовать,

R. В. ІМушснбих либо нежелательным явлением, с которым следует бо­роться. Поэтому практический интерес могут иметь обе постановки задачи — как сознательное возбуждение ви­брационного горения, так и решительная борьба с этим явлением.

Подробное рассмотрение вибрационного горения с этих противоположных точек зрения вряд ли имеет большой смысл, так как решение одной из двух названных задач в какой-то мере решает н противоположную: все меро­приятия, которые полезны для подавлеппя колебаний, будут вредны для их возбуждения, и паоборот.

Что касается мероприятий, которые способствуют воз­буждению колебапий, то, исходя пз результатов, приве­денных в предыдущих главах, можпо дать такие общие рекомендации.

Труба, в которой предполагается возбуждение колеба­ний, пе должпа допускать больших потерь акустической энергии. Б частности, если эта труба открытая с одпого или двух концов, ее следует делать достаточно «длинной», т. е. брать достаточно большое отпошенпе длины к диа­метру трубы. Это отпошенпе желательно иметь порядка

30-7-50, хотя вибрационное горепие может наблю­даться и в болео «коротких» трубах. Кроме отношения Lid, очень большое значение имеет конструктивное оформ­ление самой трубы. Следует всячески избегать каких — либо щелей (например, на стыках составляющих трубу элементов), сверлении в теле трубы и т. п. Если находя­щийся в трубе газ будет иметь возможность взаимодей­ствовать с окружающей средой не только через концевые сечеппя, по п через разпого рода сверления и иные пеплот- ности в теле трубы, то это приведет к сильному демпфи — р о ва нию кол ебанин.

Б зависимости от того, каков характер предполагае­мого процесса теплоподвода (будет лп сжигаться газ, уголь­ная пыль пли иное горючее; допустима ли установка пло­хо обтекаемых тел в потоке и т. п.), можпо создать усло­вия наибольшего благоприятствования "какому-либо из перечисленных в гл. VII механизмов обратной связи. Если, например, предполагается получить впбрациопное горение в потоке заранее подготовленной газовой горю­чей смеси в трубе, открытой с двух концов, то наиболее естественно вызвать вибрационное горение путем созда­ния условии для развптпя механизма горения, связанного с периодическим вихреобразовапием. Как известпо, это может быть достигнуто организацией процесса горепия за плохо обтекаемым телом (стабилизатором). Следует лить учесть, что место установки стабилизатора но длнпе трубы аадо выбрать оптимальным образом. Это означает, что надо найти такое ноложеяпе стабилизатора по длине трубы, при — котортаї в зоне горепия гепернроиалось бы наибольшее количество акустической энергии при одновременном удовлетворении обоих краевых условий. Лучше всего искать это положение опытным путем. Можно сделать для этой цели подвижную конструкцию стабилизатора (на­пример, перемещать его прп помощи штанги, выходящей пз «холодпого» конца трубы, но не делать прп этом ни­каких продольных вырезов в теле трубы, которые сооб­щались бы с внешней средой). Имея подвпжный стабили­затор, следует перемещать его, не прерывая процесса горения, и искать такое положение его по длине трубы, прп котором развивались бы колебания наиболее жела­тельной амплптуды и частоты. Если такая конструкция окажется псвозможпой, то перемещать стабилизатор мож­по в перерывах между запусками установки. После выбора положения стабилизатора по длине трубы следует окон­чательно закрепить его в избранном сечении трубы.

В тех случаях, когда механизм вибрационного горе­ния ппой, весь процесс поисков оптпмальпых условий возбуждения надо перестроить соответствующим образом, руководствуясь оппсаппем механизмов обратпой связи, ир пведеппым в г л. VII.

Более сложной является задача подавления вибра­ционного горения, если оио возникло. В некоторых слу­чаях оказывается достаточным разорвать обратную связь в колебательной спстеме. Этот разрыв можно провести в том случае, если известен механизм обратной связи, который позволил возникнуть вибрационному горепшо. Выше, в гл. VII, при описании возможных механизмов обратпой связи уже приводились примеры такого рода. В частности, при возппкповении вибрационного горения вследствие взаимодействия акустических колебаний с процессом внхреобразованпн перед зоной гореппя для подавления вибрационного горения достаточно уста­новить спрямляющие решетки между местом, в котором образовывались вихри, и зоной горения (см. § 36). В дру­гих случаях следует использовать какие-либо иные ме­тоды, которые позволили бы разорвать соответствующие конкретные впды обратных связей.

Намечеппый здесь метод борьбы с вибрационным го­рением связан с преодолением очень больших трудностей. Дело в том, что число возможных механизмов обратной связи весьма велико, причем они могут иметь совершепно различную физическую природу (см. гл. VII). Поэтому желание разорвать опасную обратную связь может па практике означать требование разрыва всех возможных обратных связей. Если учесть, что предугадать наиболее опасные в данных конкретных условиях обратные связи не всегда возможно, то остается лишь выдвигать самые общие требования: добиваться постоянства расхода горю­чего, следить за плавностью всех обводов трубы на входном участке и т. п. Однако даже выполнение всех этих тре­бований остапляпт возможность проявиться процессам, связанным с воздействием переменных ускорений па фронт пламени и т. д.

Кроме сказанного, следует также помнить, чти в со­ответствии с гипотезой о стремлении системы реализовать процесс с максимальным излучением акустической эпер — гии пз области теплоподвода, разрыв одной или несколь­ких обратных связей, которые были главными, не всегда приводит к подавлению вибрационного горенпя. Какой-то иной мехапизм обратпой связи, который до этого был совершеипо несущественным, может стать главпым. При этом колебательная система должпым образом «подправит» частоту и фазу колебапий так, чтобы новый механизм давал максимально возможное для пего количество акустической энергии. Этим, вероятно, и объясняется трудность борьбы с вибрационным горением такого рода мероприятиями. Эффективное подавление вибрационного гореппя воз­можно в случае примепення универсальных методов, оди­наково воздействующих на все, или хотя бы большинство мехапизмов обратпой связи, или на — колебательную си­стему в целом.

Наиболее естественным универсальным методом борь­бы с вибрационным горением является увеличение потерь акустической энергии. Конструктивно это может быть вы­полнено в виде каких-то поглощающих акустические им­пульсы устройств в концевых сечениях. Такое мероприя­тие не всегда осуществимо, поскольку оно может быть сопряжено с гидравлическими потерями или парушать другие требования, предъявляемые к конструкции. Еслп нежелательно включать поглощающие устройства в кон­струкцию концевых сечений трубы, то можно предложить, например, такую радикальпую меру, как введение про­дольного проппла в теле трубы (или частых сверлении по одной из образующих), позволяющего сообщаться га­зам, находящимся в теле трубы с в ттетп и им пространством помимо концевых сечений. Правда, осуществление этого становится почти невозможиьгм, если давление внутри трубы заметно превышает давление в окружающем про­странстве.

Быть может, в некоторых случаях будет полезным снабжать внутренние стенки трубы акустическими демпферами наподобие тех, которые используются при улучшении акустики помещений. Следует, правда, заметить, что если о демпфирующем влиянии поглотите­лей акустической энергии в копцевых сечениях и сверле­ний в теле труб имеются прямые опытные данные, ТО опыты с использованием акустическп демпфирующих сте­пок трубы пока пепзвестны.

Перечисленные выше методы непосредственного демп­фирования колебаний в общем достаточно эффективны и универсальны (не зависят от конкретного вида меха­низма обратной связи). Их недостатком следует признать то, что они налагают тяжелые п часто невыполнимые тре­бования на конструкцию трубы и связанных с нею устройств, так как сопряжены с введением дополнитель­ных гидравлических сопротивлений, разгерметизацией трубы между ее концами, ухудшением условий охлажде­ния трубы и т. д. Поэтому желательно создание по воз­можности универсальных методов подавления вибрацион­ного горения путем непосредственного воздействия па зону горепия, без изменения конструкции трубы и свя­занных с ее концами устройств.

Средством такого рода, которое, вероятно, во многих случаях может оказаться полезным, является растяну­тая по длине трубы организация горения. До спх пор рас­сматривались лишь те случаи, когда протяженность зоны теплоподвода о была мала. Правда, в гл. IV был дап об­щий метод сведения процесса пестациопарного горения в некоторой протяженной зоне теплоподвода о к процессу теплоподвода па эффективной плоскости сильного разры­ва 2, но этот метод не был использован с точки зрения отыскания свойств процесса горения, при которых само­возбуждение колебательной системы становится невоз­можным.

Исходя из гипотезы о стремлении колебательной си­стемы реализовать тот процесс, который дает максимум потока акустической энергии А?, излучаемой областью теплоподвода, можно сделать следующее важпое заклю­чение. Возбуждение колебаний связано с должным соот­ношением между амплитудами и фазами возмущённого теп­лоподвода Q* и возмущения скорости распространения пламени Uj, с одпой стороны, и акустических колебаний, — с другой стороны. Поэтому в принципе борьба с вибра­ционным горением может осуществляться как путем на­рушения фазовых соотношений, так и путем изменения соотношений можду амплитудами Q* и Uv и амплитудами акустических колебапий. Однако первый пз названных путей фактически почти никогда пе может привести к цел п. Действительно, пусть в возбужденной автоколебательной системе рассматрпваемого типа существует некоторое фа­зовое соотношение, которое удастся изменить в нужном направлении. Тогда возбужденные колебания затухпут, но прп этом почти наверняка возбудятся другие, харак­теризуемые другой частотой, при которой это изменение параметра не сможет помешать возбуяедепшо колебании. Кроме того, процесс горения в реальных топках пмеет такое большое количество «степеней свободы», что при­нудительное изменение фазы какого-лпбо одного из звень­ев сложной цепочки причин и следствий оставляет доста­точпо мпого возможностей для самопроизвольного изме­нения фаз в других звеньях в соответствии с гипотезой О стремлении системы осуществлять режим Л.2=А1Пах.

Сказанное можно проиллюстрировать таким простым примером. Прп возбуждении вибрационного горенпя в неподвижном газе, заключенном в трубе с одним за­крытым копцом, основным механизмом обратной связи является механизм, связанный с воздействием периоди­чески изменяющихся ускорений па фропт пламени. Со­вершенно очевидно, что по мере медленного перемещения фронта пламенп по горючей смеси он последовательно переходит из области, в которой фазы ускорения были в должпом соответствии с фазами колебапий давления, в область, где это соответствие нарушается (это связано с тем, что по разные стороны пучпости давлепня колеба­тельные составляющие скорости паправлены в разные сторопы). Если бы предположение о решающей роли фа­зовых соотношений было правильным, то колебаппя должпы были бы прекратиться. В действительности же возбуждаются колебания другой частоты[11]).

Следовательно, уже из общих соображений становится ясным, что борьба с впбрацнопным горением путем нару — шештя должного соотношения между фазами Q* и Uy и фазадш акустпческпх колебаний малоперспективна.

Вторым возможным путем, как указывалось выше, является парушепне необходимых амплитудных соотно­шений. Здесь можно воспользоваться следующими ре­зультатами, полученными в предыдущих главах. Если возбуждение системы связано только с Q*, то нри (/*=0 колебательпая система устойчива; если возбуждение свя­зано только с f/j, то при 6Г1=0 колебательпая система устойчива пли нейтральпа. Поскольку оба эти результата были получены при пренебрежении потерями энергии в окружающую среду, то для реальных систем будет справедливо такое утверждение: при и 0 ко­

Лебательная система всегда устойчива. Таким образом, главным в подавлении вибрационного горепия является псемерпооуменьшение амплитуд Q* и Uv Одним из средств, ведущих к этой цели, является растянутая организация горения. Покажем это па двух примерах, имеющих ка­чественный характер.

Пусть происходит сгорание смеси, которая готовится непосредственно перед зоной горенпя. Предположим, что осиоввым механизмом обратной связи является механизм, связанный с образованием смеси неоднородного состава вследствие колебаний расхода воздуха через сечение, в ко­тором расположены форсунки, впрыскивающие горючее в текущую воздушную среду. У тот механизм подробно описывался в § 35. Формула (35.4) показывает, что прп движении горючей смеси но трубе коэффициент избытка

Возбуждение и подавление вибрационного горения

Рис. 92. Схема для расчета процесса сгора­ния, идущего в двух селениях, сдвинутых на расстояние

Воздуха а не остается постоянным. На него накладывается периодическое возмущение 6а. Это возмущение переносит­ся потоком как и всякая неоднородность, свойственная движущейся по трубе среде н неподвижная относительно частиц газа. Поэтому в одни к тот же момент времени в раз­ных сечениях трубі, і а. будут разными. На рис. 92 схе­матически изображено течение по участку трубы. Волно­образной линией, колеблющейся около оси трубы, условно показано возмущение коэффициента избытка воздуха 6а. В сечении аа происходит сгорание определенной части смеси, а в сечении ЬЬ — сгорание оставшейся части смеси. Между этими сечениями на участке ah горения смеси ие происходит. Расстояние между сечениями аа и ЬЬ рав­но |е. Длина волны возмущения 6а обозначена X. Пусті, сечение і =0 совпадает с сечением аа. Тогда колеба­ния 6а в этом сечении будут происходить по закону

Ба = 6а/*«т, (47.1)

Где 6а0— величина ба, определенная по формуле (35.4) для момента времени т—0.

Нолебапио да в сечении bb можпо найти исходи из того, что оно наблюдалось в сечении аа в некоторый предшест­вующ пп момент времени, отстоящий от настоящего па величину, потребную для перемещения моля смеси на

Расстояние ah = £с. Это время tc — ^ і де Л/ц— среднее значение скорости течения между участками аа и bb, от­несенное к скорости звука в холодном течении. Следова­тельно, в сечении bb колебание да будет определяться следующей формулой:

X’-JO

6<I = а а0е ^ л’сЛ (47.2)

Пусть в каждом из рассматриваемых сечспии сгорает часть смеси: в сечении аа доля £ (где 0 < £ < 1), а в сечепии bb доля (1 —£). Если взять грапнцы области теплонодвода а так, чтобы оба эти сечения лежали внутри о, то суммарное тепловыделение в области а будет равно

_f()Jc_

6Q = ^ да0 [£ 4- (I — е Ш — v<- ] е*»т. (47.3)

Поставим задачу об отыскании для заданной частоты со таких £с и при которых бQ = 0. Написав равенство (47.3) в тригоно метрической фор ліс и приравняв вещественную и мяпмую частп порознь пулю, получим:

Sin 0) 4г — =

Ліу

Отсюда сразу иаходпм:

(47.4)

£ = 0,5.

Значення к в первом нз написанных равенств взяты нечетпымп, так как для четных значений к получается £ = со, в то время как но условию 0 < £ < 1.

Длина волны возмущения ба, как и длина волны воз­мущения энтропии, равна {в безразмерных переменпых) Л = 2л и, следовательно, из первого равенства (47-4) получим:

So = (47.5)

Наименьшее расстояние будет получепо при к=.

Таким образом, если пожелать свести амплитуду воз­мущения тепловыделения к нулю, надо разбить процесс горения так, чтобы ои происходил в двух плоскостях, отстоящих друг от друга па половину длины волпы возму­щения энтропии, и, кроме того, потребовать, чтобы в ука­занных сечениях сгорали равные доли топлива. Получен­ный результат вполне естествен, именно таким должен быть процесс гореппя, чтобы в каждый момент времени избыток тепла (против среднего зпачепия), выделяющийся в том сечении, где находится богатая смесь, компенсиро­вался недостатком тепловыделения в сечении, которое пересекает бедпая смесь.

Надо сказать, что проделанный выше расчет не может претендовать на большее, чем быть грубой качествеппоп схемой. Однако он позволяет указать па принципиально новое, что содержится в свойствах растяпутого по длине камеры гореппя. Действительно, пусть горение происхо­дит только в одной плоскости (а не в двух). Тогда, сме­щая эту плоскость вдоль осп трубы, можно изменять соот­ношения между фапрц возмущения теплоподвода и фазой колобаниїГсредьі. Прп этом могут быть найдены такпе по­ложения плоскости теплоподвода, при которых само­возбуждение системы становится пеизбежиым. Другое дело, если горение происходит в двух плоскостях, отве­чающих условиям (47.4). Тогда возбуждение становится невозможным при любом положении области теплоподвода по оси трубы, так как фазовые соотношения перестают играть какую-либо роль, поскольку амплитуда возмуще­ния теплоподвода обратилась в пуль. Это указывает на большую универсальность второго метода подавления вибрационного горенпя (путем уменьшения относитель­ных амплитуд, а не путем измепення фазовых соотногае — пий). Сведение амшшг^дн нп. ч^утг^идя трпчонмдйлйпия до нуля равносильно разрыву обратной связи. В этом случае акустические колебания не смогут вызвать колеба­ний тепловыделения, которые способны поддержать их.

Конечно, точное выполнение условий (47.4) практи­чески затруднительно. Однако даже грубо приближенная реализация их способна дать заметный эффект. В этом можпо убедиться, если посмотреть, к чему приведет изме — пеппе щшньг волны возмущения энтропии А, при постоян­ном з начепи и Вариация А, приведет к нарушению пер­вого равенства (47.4), записанного в виде соотношения (47.5). Найдем абсолютную величину возмущения тепло­подвода бQ, воспользовавшись равенством (47.3),

[ | = mod — g — 6а0 |/S*+2Ј(l-S)cos2n|4(l-C)2 .

(47.6)

Пусть модуль условно принят равным единице.

Тогда относительная амплитуда возмущения J 6Q J будет зависеть от двух параметров: £ и. Характер этой за­висимости для равных 0,25; 0,5 и 0,75, а также для всего диапазона изменений — у — ‘О < < l") приведен на рис. 93. Как видно из графиков, по сравнению с горением в одной плоскости (|с = 0) амплитуда колебаппй возму­щения теплоподвода | 6Q | в среднем снижается вдвое, а вблизи оптимального значения -—- = 0,5 составляет 10—20% от величины, характерной для сосредоточенного сгорания. График, построенный для £ = 0,25 п £=0,75, показывает, что даже такие значительные отклонения от оптимальной величины £ = 0,5 продолжают сохранять за рассредоточенным сгоранием заметные преимущества. Таким образом, разнесение горения на два очага может оказаться полезным при попытке подавить вибрацион­ное сгоранпе.

Все приведенные выше соображения остаются справед­ливыми и для ряда других механизмов обратной связи, для которых существен перенос каких-либо неоднород — иостей потоком. В частности, сказанное сохраняет силу для механизма обратной связи, обусловленного периоди­ческим возмущением подачи горючего (выше уже говори­лось, что этот тип обратной связи характерен для мало — напорных систем подачп горючего, например, подачп пыли в пылеугольных топках). Буж вально то же самое можно сказать о механизмах, связанных с колебанием характера распыла горючего форсунками, вследствие колебаний скоростного нанора в области расположения этих форсунок п т. п.

Возбуждение и подавление вибрационного горения

Да в зависимости от относительного расстояния меж­ду се чо ни ими, в которых происходит сгорание, и от доли і ирючей смеси, сгорающий в первом сечении.

Не следует думать, чти разнесение горения на два очага полезно только в толі случае, еслп механизмы обрат­пой связи входят в ту группу, которая в гл. VII была оха­рактеризована как связанная со смесеобразованием. Мож­но предполагать, что и такие явления, как набегающие на зону горенпя вихри, будут в меньшей степени возму­щать процесс горения, поскольку они не будут одновре­менно воздействовать на всю зону горения, имеющую в рассматриваемом случае большую глубину.

Проведенное выше рассмотрение имело, как уже ука­зывалось, скорее качественный, чем количественный
характер. По существу, разнесение горения на два очага было просто грубой моделью процесса горении, растяну­того в направлении осп течения.

Возбуждение и подавление вибрационного горения

Возбуждение и подавление вибрационного горения

Рис. 94. Схема сгораиия однородной смеси (моли продуктов сгорания за­штрихованы).

На основе прпведеппых соображений можно утвер­ждать, что разнесение горения положительно сказывается па уменыпепии амплптуды возмущеппя теплоподвода. Однако известно (это иидпо хотя бы пз системы (10.15),

Описывающей процесс в зоне теплоподвода), что самовоз­буждение акустических колебаний может происходить как при отличном от пуля возмущении теплонодвода, так и при отличном от нуля возмущении эффективной ско­рости распространения пламенп. Влияние разнесения горенпя на последнюю величину следует рассмотреть особо.

Если говорить о сгорании, растянутом на извсстпую глубину, то нельзя ограничиться представлением о тон­ком фронте пламени, разделяющем трубу па две области: область холодной смесн и область продуктов сгорания, в которой процесс горения закончился. Фактически нри растянутом сгорании в зоне химических реакций будут паходнться достаточно большие молп холодной смеси, соприкасающиеся с молями продуктов сгорания; на гранипах между ними будет происходить процесс горепия. Схематически это изображено ц верхней части рис. 94 (моли продуктов сгорания заштрихованы). В конце гл. VII
приводилось описание весьма действенного механизма обратной связи, обусловленного влиянием переменных ускорений (связанных с акустическими колебаниями) на топкий фронт пламени, рассматриваемый как поверх­ность раздела двух сред разной плотности. Там же было показано, что это сводится, в конечном счете, к возмуще­нию эффективной скорости распространения пламени вследствие волнообразования па поверхности фропта.

В случае растянутого сгорания, если зона горенпя имеет структуру, показанную в верхней части рис. 94, упомянутый здесь механизм возмущения эффективной скорости распространения пламени, вследствие волно­образования на поверхностях раздела, будет в значитель­ной степени ослаблен. В этом можно убедиться из рас­смотрения двух схем, приведенных в нижней части рпс. 94. В ловой и правой частях рисупка дано поведение одного и того же моля горючей смеси, окруженного про­дуктами сгорания. Граница моля является фронтом пла­мени. Моменты а (левый рисунок) и 6 (правый рисунок) сдвинуты во времени на И периода акустических колеба­ний, поэтому направления действующих в этп мгновения па моль ускорений противоположны. Легко сообразить (это ясно из приводившихся в конце гл. VII общих соображений и видно из правой части рис. 75), что если в момент а максимальное волнообразование наблю­далось на левой граиице моля, то на правой его границе будет минимум волнообразования. Это следует из того, что на ОДНОЙ ИЗ этих границ ускорение действует от хо­лодного газа к горячему, а’ на другой — от горячего к холодному. Очевидно, далее, что через подпер пода, когда направление ускорения изменится па обратное, характер волнообразования тоже изменится (момепт б). Та граница, па которой было сильное волнообразование, станет невозмущенной, а прежде певозмущенная покроется волнами. Учтем теперь, что эффективная скорость сгора­ния пропорцнональпа суммарной поверхности пламени. Вследствие того, что левая и правая границы моля покры­ваются волнами попеременно, то в среднем общая пло­щадь поверхности раздела остается постоянной для всех моментов времени. Здесь, конечно, не учитывается неиз­бежное уменьшение этой поверхности вследствие сгора­ния свежей смеси; учет такого явления несуществен, так как оно не поспт периодического характера. Посколь­ку суммарная площадь границ моля перестает изменяться периодически, постольку п эффективная скорость распро­странения пламени не будет пметь периодической состав­ляющей, а это и говорит о том, что возмущение эффектив­ной скорости распространения пламени равно нулю. Следовательно, самовозбуждение исключается. Конечно, приведенные рассуждения являются лишь грубым при­ближением к действительности, однако онп показывают, что структура зоны горения способна существенно по­влиять на возможность возбуждения акустических коле­баний, причем растянутое вдоль оси трубы сгорание должно характеризоваться пониженной склонностью к самовозбуждению акустических колебаний.

Подводя итог сказанному о свойствах растянутой ор­ганизации горения, можпо утверждать, что такая схема процесса горения склонна заметно уменьшать амплитуды возмущений как теплоподвода, так н эффективной ско­рости распространения пламени, и является в некотором смысле универсальным методом борьбы с вибрационным горением.

Как будет видно из § 52, возбуждение акустических колебаний в жидкостных реактивных двигателях связано не с возмущением теплонодвода или эффективной ско­рости распространения пламени, а с возмущением газо­образования во фронте горепия. Тем пе менее, общее за­ключение о том, что прп растянутой организации горения возбуждение акустических колебаний менее вероятно, чем в том случае, когда горение сосредоточено в одном сечении, в известной мере справедливо и для жидкостных реактивных двигателей. Это было показано Крокко и Чже — ном *-), рассмотревшими устойчивость продольных аку­стических колебаний в жидкостных реактивных двигате­лях, в предположении, что горение сосредоточено в двух отстоящих друг от друга на конечном расстоянии фроп — тах горения. В том случае, когда указанные два фронта

Х) С г о с с о L. and С h е n g S, I., Iligh-Frequency Combu­stion Instability iu Rocket Motor with concentrated Combustion, Journ. of the Hocket Society 23; № 5, 1953.

Pa сп о лага лис ь нужным образом (один у головки камеры сгорания, т. е. в пучпости давления, а другой в узле давления), это приводило в расчетах названных авторов к уменьшению вероятности возбуждения системы. Следо­вательно, и в жидкостных реактивных двигателях растя­нутое горение (горение в двух фронтах) может оказывать демпфирующее влияние на процесс самовозбуждения про­дольных акустических колебания.

Растянутая организация горения отличается от обыч­ной тем, что вместо одной плоскости теплоподвода соз­даются две пли больше. Происходит как бы нарушение обычной картины теплоподвода в продольном направле­нии (вдоль осп а?). Мыслимо изменение организации го­рения и в поперечном направлении — вдоль осей, нор­мальных к осп Можно, например, сделать так, чтобы нагреванию подвергалась только часть газа, пересекаю­щего область теплоподвода, а другая оставалась холод­ной. При этом за зоной теплоподвода образуется течение параллельных струй, часть которых нагрета, а часть имеет температуру газа перед зоной теплоподвода. Если эти струи пе смешиваются в непосредственной близости от псточппка тепла, то такое слоистое строение потока за зопоп теплоподвода тоже может способствовать появле­нию демпфирующих эффектов.

Подробное теоретическое рассмотрение этой задачи но может быть проведено здесь, поскольку выше изучалось лишь одномерное течение. Однако общие соображения по­казывают, что при таком слоистом строении потока воз­буждение акустических колебаний становится менее ве­роятным. Известно, например, что прп подводе тепла рав­номерно ко всем струям газа, пересекающим плоскость теплоподвода, тепловое сопротивление становится наи­большим по сравнению со случаями, когда то же суммар­ное количество тепла сообщается лишь части струек течения, пересекающих эту плоскость. Следовательно, механизм возбуждения колебаний, связанный с возмуще­нием теплового сопротивления, ие сможет проявиться здесь в полной мере.

Не имея возможности рассматривать здесь теорети­ческую сторону вопроса, сошлемся па эксперименталь­ный факт, подтверждающий высказанные соображения.

В опытах Ломана по возбзтждепшо звука я трубе Ринке, которые будут подробно рассматриваться в следующем параграфе, пагревание воздуха происходило за счет про­пускания электрического тока через тонкие проволочки (диаметром 0,2 мм), расположенные па расстояниях 2 мм друг от друва в некотором сеченпп трубы. Возбуждение акустических колебании происходило лишь в том случае, если па расстоянии порядка 1 мм от этих проволочек по потоку помещалась густая проволочная сетка. Эта сетка нагревалась от расположенных вблизи раскаленных про­волочек и передавала тепло к текущему воздуху. Удале­ние сетки прекращало звучанпе даже в том случае, если суммарное количество подводимого к воздушному тече­нию тепла оставалось прежним. Этот эффект может быть объяснен тем, что после удаления густой сеткп поток за проволочками становился слопстым, поскольку нагревае­мые проволочки были расположены недостаточно густо — расстояния между ними в десять раз превышали пх диа­метр.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.


gazogenerator.com