Зависимость частоты колебаний от коэффициента избытка воздуха для резонансных труб разной длины

КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

 

ДНЕВНИК

учебной практики

вид (тип) практики

 

 

Обучающийся

Донсков Р. А., гр. 16-603                                                            ____________________________  

               (ФИО, группа)                                                                   (подпись обучающегося)

 

 

Дата начала практики  «22» июня 2019 г.

Дата окончания практики «5» июля 2019 г.

 

 

Руководитель практики от кафедры

                                                                                                            __________________

             (должность, ФИО)                                    (подпись руководителя практики от кафедры)

 

 

Казань 2019 г.

Дневник прохождения                             учебной практики        

                                                                      (вид практики)

________________________ Донсков Роман Андреевич, гр.16-603                                        _

Место прохождения практики: ____КФУ, Инженерный институт, ул. Тинчурина д.31 к.3____

Дата	Содержание выполненной работы	Примечания, подпись рук. базы практики
с 22.06.19 по 25.06.19	Проведение литературного поиска по теме работы в открытых электронных источниках.
с 25.06.19 по27.06.19	Проведение литературного поиска по теме работы в фондах библиотек К(П)ФУ.
с 27.06.19 по 28.06.19	Перевод материалов по теме работы с иностранного языка
с 28.06.19 по 30.06.19	Подведение итогов исследования литературных источников по теме работы
с 30.06.19 по 4.07.19	Формулирование цели и задач исследований, проведение исследований по теме практики
с 4.07.19 по 5.07.19	Описание результатов исследований, формирование отчета о практике, Подготовка к защите и защита отчета о практике

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

 

ОТЧЕТ

Учебной практики

наименование практики

 

Обучающийся ___Донсков Р. А. гр. 16-603       ____________

                           (ФИО, группа)              (подпись обучающегося)

Руководитель практики

на кафедре ______                        _________

                          (должность, ФИО)

 

Оценка за практику ________________________  ___________________________________

                                                                               (Подпись руководителя практики на кафедре)

 

 

Дата сдачи отчета _________________

 

 

                                                                   Казань 2019 г

ВИБРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ ТИПА «ЕМКОСТЬ–ТРУБА»

Содержание

1. Определение вибрационного горения………………………….5

2. Описание исследования…………………………………………5

3. Зависимость частоты колебаний от коэффициента избытка воздуха для резонансных труб разной длины………………………………..6

4. Зависимость частоты и уровня звукового давления от длины трубы. Теория и эксперимент…………………………………………...7

5. Заключение……………………………………………………...12

6. Литература………………………………………………………13

 

 

Определение вибрационного горения

Вибрационное горение — вид неустойчивого горения, характеризуемый автоколебаниями газа в камере сгорания двигателя. Причина вибрационного горения — чувствительность смесеобразования, вихреобразования и горения к колебаниям газа в камере. Источниками энергии автоколебаний служат тепловая и кинетическая энергии топлива и воздуха, поступающих в камеру. Обычно автоколебания имеют чёткую периодичность. Частота высокочастотных колебаний близка к одной из собственных частот звуковых колебаний газа в камере, частота низкочастотных колебаний существенно ниже наименьшей собственной частоты. Часто под низкочастотными колебаниями понимают несколько низших форм собственно продольных колебаний газа. Автоколебания возбуждаются, когда колебания скорости тепловыделения и приращения массы газа при горении жидкого топлива совершаются с частотой колебаний давления газа и имеют требуемые фазовые сдвиги относительно них.

Вибрационное горение сопровождается резким увеличением шума, срывами пламени, разрушением камеры, выходом из строя отдельных узлов и агрегатов двигателя. Работа камер сгорания авиадвигателей на режиме вибрационного горения недопустима. Меры по подавлению вибрационного горения основаны на увеличении затухания колебаний и уменьшении интенсивности их генерации.

Описание исследования

Было проведено исследование автоколебаний газа, возникающих при горении в устройстве, состоящем из емкости (камеры сгорания) и резонансной трубы, длина которой мала по сравнению с длиной волны. В этом случае колебания происходят так же, как в резонаторе Гельмгольца. Газ в горле резонатора можно считать несжимаемым, он совершает колебания как твердое тело, частота – одна. В длинных трубах распространение возмущений параметров среды носит волновой характер. Газ имеет возможность сжиматься не только в емкости, но и в самой трубе. Такие установки имеют дискретный ряд частот собственных колебаний.

 С целью получения более общих результатов исследуется вибрационное горение в устройстве, состоящем из акустической емкости и резонансной трубы, длина которой не ограничена условием, соответствующим резонатору Гельмгольца.  

 

 

Зависимость частоты колебаний от коэффициента избытка воздуха для резонансных труб разной длины

На рис. 1 представлены измеренные частоты и интервалы значений коэффициента избытка воздуха α, для которых происходит самовозбуждение колебаний. Если труба короткая, вибрационное горение наблюдается в одном интервале (кривая 1). При  происходит разделение интервала возбуждения колебаний на две части и понижение частоты (кривые 2). Параметры установки и частоты колебаний таковы, что , как в устройстве типа резонатора Гельмгольца (ω – угловая частота,  – длина резонансной трубы, – скорость звука в емкости). Причины разделения интервалов, соответствующих вибрационному горению, известны и были установлены на основании критерия (условия) самовозбуждения колебаний

в который входит время запаздывания горения

где rb – радиус каналов горелки; Un – нормальная скорость распространения пламени; для изучаемой установки const равна 0,3.

Если бы при удлинении трубы характер колебаний газа оставался прежним, как в резонаторе Гельмгольца, уменьшение частот колебаний привело бы к смещению и исчезновению интервалов возбуждения. Других частот в резонаторах такого типа нет. Однако, когда длина трубы равнялась 0,425 м, наблюдалось вибрационное горение практически с той же частотой, что и в первом случае, но в несколько суженном интервале значений коэффициента избытка воздуха (кривая 3). Объясняется это тем, что резонатор, состоящий из емкости и трубы, имеет бесконечный ряд частот собственных колебаний. Если труба короткая, происходит возбуждение колебаний с первой (наименьшей) из частот ω1, а вторая ω2 настолько высока, что условие возбуждения вибрационного горения (1) не выполняется, так как . При постоянном объеме емкости удлинение трубы приводит к понижению всех частот колебаний. Поэтому любое значение частоты может многократно повторяться. В рассматриваемом случае частота колебаний ω1, соответствующая длине трубы 0,075 м, повторяется в качестве второй из частот для трубы длиной 0,425 м. Сокращение интервала возбуждения колебаний связано с тем, что в более длинных трубах пристеночные потери акустической энергии выше в соответствии с формулой, которая будет приведена ниже.