Модель процессов горения в двухфазных турбулентных потоках

В работе предложена расчетная модель процессов турбулентного горения пылевидного топлива в спутном потоке. Для описания газовой фазы используется Эйлеров подход, в то время как для твердой фазы – лагранжев. Турбулентность газа рассматривается в рамках $k-\varepsilon$-модели. Влияние турбулентности на движение твердой фазы учитывается введением соответствующей поправки для скорости частиц. Рассматриваются процессы пиролиза, гетерогенное (с учетом реагирования в порах и диффузионного ограничения) и гомогенное реагирование как в приближении термодинамического равновесия так и с конечной кинетикой. Для получения средних значений концентраций, температуры и скоростей реакций используется функция плотности вероятности (ФПВ) прямоугольного вида консервативной величины $f$-функции смешения. Взаимодействие фаз учитывается через соответствующие источниковые члены, появляющиеся в уравнениях для газовой фазы. Излучение рассматривается в рамках модели четырех потоков. Для сокращения времени счета и достижения быстрой сходимости используются алгоритм PISO, метод двухмерной прогонки, а также предложенный в работе метод расчета концентраций молекулярных компонентов и температуры. Показывается удовлетворительное согласие расчетных и экспериментальных данных для широкого класса задач гидродинамики, горения газообразного и твердого топлива в двухмерных осесимметричных камерах сгорания.