Камеры сгорания конвертированных авиационных газотурбинных двигателей

296 12.4. Моделирование процесса турбулентного горения Модель горения есть взаимодействие между моделями тур- булентного течения смеси газов и химической кинетики. Моделиро- вание взаимодействия процессов турбулентности и горения пред- ставляет собой основную трудность, так как влияние турбулентнос- ти на химический процесс нельзя описать операцией осреднения. Зависимость скорости химической реакции от температуры имеет экспоненциальный и нелинейный характер, поэтому при флуктуаци- ях температуры определение скорости реакций приводит к боль- шим ошибкам при определении источниковых членов в уравнениях переноса. Одним из успешных методов, позволяющих описать вза- имодействие турбулентного поля течения и химических процессов, является статистический метод, основанный на использовании фун- кции плотности распределения вероятности. Прямое численное мо- делирование детальной химической кинетики применяется для от- носительно простых химических механизмов с малым количеством промежуточных продуктов. Модель горения должна предоставить метод расчета концентраций компонентов смеси, температуры и плотности. Численное моделирование процессов горения можно разделить на два основных класса: – горение заранее перемешанной смеси; – горение неперемешанной смеси, или диффузионное горение. Для химически реагирующих потоков применяют характерис- тические масштабы времен протекаемых процессов: конвекции, диф- фузии, химической реакции. Для множества рассматриваемых про- цессов характерны масштабы времен процессов конвекции и диффу- зии величины одного порядка, а характерный масштаб времени химической реакции значительно меньше. На основании этого вво- дится предположение о локальном химическом равновесии, и для вы- числений применяется консервативная скалярная величина, называ- емая массовой долей восстановленного топлива. Термохимические свойства топливовоздушной смеси, такие как температура и концен- трации, однозначно связаны с этой величиной.