ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизмы обратной связи, имеющие в основе смесеобразование из "Вибрационное горение" В большинстве случаев различного рода топки, камеры сгорания двигателей и т. п. содержат в качестве одного из основных элементов устройства для подготовки горючей смеси. Нередко эти устройства выполняются в виде форсунок для распыла топлива перед зоной горения. Иногда применяются и другие конструкции. Какими бы ни были устройства для подготовки горючей смеси, если только они существуют, процесс смесеобразования может самым существенным образом сказаться на горении и, в частности, на возбуждении вибрационного горения. Проще всего это видно из таких соображений. Смесеобразование может характеризоваться известной неравномерностью. Если эта неравномерность будет к тому же иметь периодический характер, то в зону горения будет попадать смесь с периодически изменяющимся коэффициентом избытка воздуха или с периодически изменяющимся соотношением между горючим в жидкой и паровой фазе и т. п. Это может приводить как к появлению колеблющегося тепловыделения, так и к подвижности фронта пламени, а следовательно, к поддержанию колебаний. Подобный случай уже рассматривался в 25. Однако упомянутый случай не исчерпывает всех возможностей и поэтому приведенные здесь общие соображения целесообразно несколько конкретизировать, описав более подробно типичные механизмы поддержания колебаний, связанные с процессом смесеобразования. [c.286] Если ограничиться только теми случаями, когда переменный расход горючего непосредственно связан с акустическими колебаниями в газовом потоке, движущемся, по двигателю или топке, то одним из основных факторов, вызывающих такое взаимодействие, является влияние колебаний давления окружающей среды на расход топлива через форсунки. [c.287] К сожалению, дело обстоит не так просто. Свойства акустической системы, возбуждаемой горением, сложнее описанных здесь наглядных схем. Они будут подробно рассмотрены в гл. IX. [c.291] Хотя такой механизм обратной связи должен быть весьма мощным, сам но себе он не способен возбудить колебательную систему — фазе наибольшей подачи топлива будет соответствовать фаза наименьшего давления в предтопке. Однако реально существующие запаздывания (задержки воспламенения), о которых будет идти речь в 37, позволяют реализоваться нужным фазовым соотношениям между возмущениями теплоподвода и давления. [c.292] В заключение следует еще добавить, что иногда может оказаться необходимым рассмотреть более сложную колебательную систему, чем это делается здесь. Колебания противодавления могут вызвать акустические колебания в подводящих пыль пылепроводах (или в топливных магистралях двигателей), и тогда появится необходимость изучения совокупных колебаний среды в основной трубе (предтопок, камера сгорания двигателя) и в подводящих топливо трубопроводах. [c.292] Формулы (35.4) и (35.5) в совокупности указывают, что и It этом случае имеет место обратная связь с запаздыванием, существенно зависящим от ф. Необходимо подчеркнуть, что, в отличие от предыдущего случая, рассмотренный механизм обратной связи может играть заметную роль при возбуждении акустических колебаний в трубах, в которых сгорает распыленное жидкое горючее. Казалось бы, что тогда путем незначительных смещений коллектора можно подобрать такое его положение, при котором колебания были бы подавленными. Однако и в этом случае по причинам, которые будут изложены ниже, такой метод борьбы с вибрационным горением оказывается малоэффективным. [c.294] СО смесеобразованием параметры (в частности, испарение) в сильной степени зависят от скоростного нанора набегающего на форсунку течения. Поэтому качество распыла также меняется периодически, строго следуя за акустическими колебаниями в потоке. В результате в зону горения поступает смесь горючего с воздухом, которая имеет периодически изменяющееся качество. Это приводит к тому, что в процессе горения реализуются отличные от нуля колебательные составляющие эффективного возмущенного теплоподвода Q и эффективной возмущенной скорости распространения пламени f/ , т. е. смогут поддерживаться автоколебания системы. Особенно заметную роль описанный механизм обратной связи может играть при условии, что периодически изменяющееся качество смеси оказывается во взаимодействии с важными конструктивными элементами камеры сгорания. Мыслимы, например, случаи, когда колеблющиеся траектории полета капель горючего то направляются непосредственно на стабилизатор, то попадают в струи воздуха, движущиеся на известном расстоянии от стабилизатора, или периодически попадают на стенки камеры сгорания. Во всех этих и подобных случаях колебание качества распыла должно сказываться наиболее сильно, поскольку оно непосредственно влияет на самые ответственные участки камеры сгорания. [c.295] Если такой механизм обратной связи реализован, то может оказаться полезным изменить взаимное положение элементов топливного коллектора и элементов камеры сгорания. Эти изменения приходится производить чисто эмпирически, так как подробное изучение взаимосвязи нестационарного смесеобразования с нестационарным горением является еще далеко не решенной проблемой, требующей очень глубокой теоретической проработки и тонкого эксперимента. [c.295] И приведенные выше (35.2), (35.4) и (35.5). Здесь, так же как и в предыдуш,их случаях при ф 0, получится обратная связь с запаздыванием. [c.296] Если просуммировать сказанное в настоящем параграфе, то следует прежде всего указать на то, что даже небольшое число приведенных примеров дает возможность утверждать, что процесс смесеобразования может явиться основой для возникновения целого ряда механизмов обратной связи. Совершенно ясно, что описанные выше отдельные механизмы — связанные с меняющейся подачей горючего, с изменением коэффициента избытка воздуха, с качеством распыла горючего — чаще всего должны выступать в единстве, как различные стороны одного и того же процесса возмущенного, смесеобразования. Конечно, это не значит, что какая-либо сторона рассмотренного процесса не может играть в каком-то конкретном случае ведущей роли это именно и оправдывает описание различных сторон единого процесса возмущенного смесеобразования в качестве независимых механизмов обратной связи. Общим свойством всех этих механизмов является наличие запаздывания, связанного со временем, которое необходимо потоку, чтобы донести распыленное горючее до зоны горения. Это запаздывание становится равным нулю только в том случае, если горючее подается непосредственно в зону горения. [c.296] Вернуться к основной статье