Д.А. Усенко
аспирант ЦИАМ
Научно Исследовательский Центр Центрального института Авиационного Моторостроения
В настоящее время для определения эмиссии авиационных двигателей
используются приборы газового анализа непрерывного действия. Для отбора
проб газа используются водоохлаждаемые насадки, по которым газ
транспортируется к приборам. При этом происходит охлаждение пробы газа и
изменение его химсостава за счет рекомбинации составляющих пробы, и,
кроме того, при сильном охлаждении компоненты газа могут выпадать в
качестве осадков. Поэтому состав пробы, подаваемой к приборам газового
анализа, не соответствует истинному составу выхлопных газов. Чтобы
избежать подобного явления, используется газодинамическое
«замораживание» пробы газа. В газодинамическом способе замораживания
отбираемая газовая смесь сначала расширяется в сверхзвуковом сопле
малых размеров, а затем в цилиндрическом канале охлаждается путем
теплоотвода при сохранении сверхзвуковой скорости. В сверхзвуковом
течении статическая температура смеси падает до величины, при которой
химические реакции рекомбинации прекращаются, т.е. состав смеси
«замораживается». После значительного падения температуры торможения
пробы поток газа становится дозвуковым и транспортируется к
газоаналитическому прибору. В настоящее время существует несколько типов
насадков с аэродинамическим замораживанием, которые созданы в ЦИАМ на
базе аэродинамического расчета. Эффективность замораживания доказана
экспериментально при 16 бар. Переход к более
высоким значениям температур и давлений в камере сгорания (
меньше 40
..50 бар,
меньше 2500 К) поставил задачу о работе насадка в “новых”
условиях. Более того, для правильного отбора необходимо, чтобы в
реальных конструкторских схемах осуществлялось не только эффективное
снижение температуры пробы и замораживания химических реакций, но и
чтобы температура газа в пробоотборнике не снижалась ниже определенного
предела, чтобы не вызвать конденсацию воды и углеводородов. Кроме того,
насадок должен быть многорежимным, т.е. правильно работать в широком
диапазоне
и
. Таким образом, к температурному состоянию пробы
предъявляются сложные и противоречивые требования, которые тяжело
реализовать в практических условиях.
Данная работа позволит решить эту задачу путем расчета газодинамической
модели течения пробы газа в пробоотборнике при различных и
в
предположении постоянства температуры стенки пробоотборника. Указанные
выше проблемы нашли свое отражение в настоящей работе.
