Упрощенные кинетические модели горения метана для расширения возможностей пакета OpenFOAM и физико-химических библиотек

Рассмотрены сокращенные механизмы горения углеводородных топлив, на их основе проведено расширение возможностей пакета OpenFOAM и физико-химических библиотек, применимых для численного моделирования процессов, протекающих в метано-воздушных смесях. На примере метана рассматривается модифицированный механизм горения углеводородного топлива. Выбор данного вещества обусловлен перспективностью и практическим интересом к данному виду топлива в настоящее время. Осуществляется сравнение результатов, полученных в результате применения решателей, созданных в МАИ и ИСП РАН. Приведены физико-математическая модель, численные алгоритмы и результаты расчетов нестационарных физико-химических процессов, протекающих в метано-воздушных смесях. Проводится сравнение процессов эволюции значений температуры и концентраций химических компонент при постоянном давлении и энтальпии, оцениваются время задержки воспламенения и уровень значений величин при достижении состояния термодинамического равновесия. Рассмотрен процесс течения метано-воздушной смеси в трубе с отражением набегающей на стенку ударной волны. Численно решаются нестационарные уравнения газовой динамики, дополненные уравнениями химической кинетики. Эффекты вязкости, теплопроводности и диффузии не учитываются. Получены и проанализированы распределения параметров течения за отраженной ударной волной. Проиллюстрировано распространение детонационной волны в колебательном режиме. Показана согласованность результатов расчетов используемых решателей. Даны оценки дальнейшего возможного применения данного сокращенного механизма горения.