Режимы обедненного горения предварительно перемешанного газового топлива в радиальном горелочном устройстве

Представлены результаты экспериментального исследования характеристик закрученного потока с формированием вихревых структур в горелочном устройстве радиального типа в изотермических и реагирующих условиях при различных параметрах крутки потока. Для изотермических условий получены распределения средних и пульсационных полей скоростей, в том числе привязанных к фазе прецессирующего вихря, проведен анализ пульсаций давления, индуцируемых прецессирующим вихрем, а также определен вклад прецессирующей вихревой структуры в общий уровень турбулентности. Исследования проводились с помощью современных бесконтактных экспериментальных методов диагностики потока, таких как оптическая визуализация и PIV (particle image velocimetry). Для регистрации акустического поля, порождаемого прецессией вихревого ядра (ПВЯ), были использованы четыре измерительных микрофона с отборниками давления. Для выявления вклада ПВЯ в общий уровень турбулентности использовался метод разложения на ортогональные моды (proper orthogonal decomposition, POD), который применялся для анализа распределений скорости, полученных методом PIV. Эксперименты показали, что в изотермическом случае ПВЯ, возникающая после преодоления параметром крутки значения $S=0.6$, представляет собой односпиральную вихревую структуру, вклад которой в общий уровень кинетической энергии турбулентности составляет до $27\%$. Для реагирующих условий проведена визуализация факела при различной крутке потока, измерены частотные характеристики ПВЯ, возникающей в потоке при $S\ge0.6$. Показано, что зависимость безразмерной частоты ПВЯ как функции крутки потока $S$ имеет одинаковый немонотонный характер как в случае горения, так и в изотермическом случае.