У. Д. Мизхер, В. Н. Ковальногов, П. А. Вельмисов

ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет» (г. Ульяновск, Российская Федерация)

Аннотация. Поиск новых решений в области энергетики, предотвращающих негативное воздействие на окружающую среду, является одной из приоритетных задач современного общества. Устойчивую позицию потребности ЕЭС России в органическом топливе занимает природный газ. Возможным альтернативным топливом, добываемым из органических отходов, является биогаз. Биогаз имеет повышенное содержание диоксида углерода, влияющее на скорость распространения пламени, и пониженное содержание метана, снижающее теплоту его сгорания. Однако комбинированное сжигание природного газа и биогаза при условии хорошего смешения смеси топлива с окислителем может позволить, с одной стороны, – снизить максимальную адиабатическую температуру в камере сгорания энергетических котлов ТЭС, а с другой – увеличить стабильность горения биогаза. Для комбинированного сжигания природного газа и биогаза в эксплуатируемых энергетических котлах необходимо провести реконструкцию имеющихся горелочных устройств. Для качественной реконструкции горелочных устройств, способной обеспечить стабильное и малотоксичное горение топлива, важно обладать теоретическими данными о влиянии горения комбинаций органических топлив на распределение температуры в зоне горения и ее максимального значения. В данной работе получены автомодельные решения уравнения энергии осесимметричного движения жидкости (газа) в модели вязкой несжимаемой среды, на основе которых построено стационарное поле температур в закрученных струях. На основе программного решателя ANSYS Fluent для моделирования и исследования тепловых и газодинамических процессов в камере сгорания. На основе модели турбулентности $k$ - $\epsilon$ (realizable) проведено моделирование процесса горения закрученной топливо-воздушной смеси. Приведены результаты аналитического и численного исследования распределения температуры и углекислого газа в струе.

Ключевые слова: газодинамика, выбросы, температура, энергетический котел, природный газ, биогаз, комбинированное горение

Для цитирования: Мизхер У. Д., Ковальногов В. Н., Вельмисов П. А. Математическое моделирование закрученной струи в приложениях к малоэмиссионному сжиганию низкосортных топлив // Журнал Средневолжского математического общества. 2021. Т. 23, № 3. С. 308–317. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.23.202103.308–317

Информация об авторах:

Мизхер Усама Джавад, аспирант кафедры высшей математики, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет» (432027, Россия, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32), ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8950-9772, usama.mizher@gmail.com

Ковальногов Владислав Николаевич, заведующий кафедрой теплоэнергетики ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет» (432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32), доктор технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1907-3790, kvn@ulstu.ru

Вельмисов Петр Александрович, заведующий кафедрой высшей математики, ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет» (432027, Россия, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32), доктор физико-математических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7825-7015, velmisov@ulstu.ru