Рис. 4.7. Изолинии функции тока Штриховая линия соответствует нуле­вым значениям продольной скорости

Рис. 4.9а Изолинии приведенной кинетической энергии турбулентности. Штриховой линией обозначена граница зоны обратных токов.

Рис. 4.96. Изолинии безразмерной среднеквадратичной величины пульсации окружной скорости {w' ) /uq.

В рециркуляционной зоне интенсивность турбулентности до­стигает очень высокого уровня. На границе обратного течения, где средняя скорость равна 0, величина локальной интенсивности турбулентности стремится к бесконечности. Измерения всех шести компонент тензора турбулентных напряжений показывают, что распределение кинетической энергии турбулентности сильно неоднородно, а напряжение и соответственно тензор коэффициентов турбулентной вязкости сильно неизотропны .На рис. 4.9а показано, что приведенная кинетическая энергия турбулентности достигает значения 300% за кромкой сопла и быстро затухает на расстоянии, равном одному диаметру. При отдельном рассмотрении пульсации продольной и окружной скоростей обнаруживается сильная анизотропия турбулентности. Максимум пульсации окружной скорости (рис.4.9б) наблюдается прямо под кромкой сопла при 2r/d=0,8, причем пульсации быстро затухают по направлению к оси симметрии. Интенсивность пульсации продольной скорости имеет два максимума, один сразу за кромкой при 2r/d=0,9 и другой внутри вихревой горелки вблизи оси симметрии. Высокие уровни турбулентности обусловлены трехмерным нестационарным возмущением закрученного течения – так называемым прецессирующим вихревым ядром.

Распределения характеристик турбулентности в слабозакру­ченных струях (S <$ 0,6), аналогичные распределениям в стру­ях с сильной закруткой, показанным на рис. 4.9, получены в работе. Там же определено сечение, расположенное на рас­стоянии примерно в 3 . 4 диаметра от среза сопла, начиная с которого максимальные значения интенсивностей турбулент­ных пульсации в закрученной струе становятся меньше, чем в незакрученной. Более интенсивное расширение струи приводит и к более интенсивной диссипации.

Форма и размер рециркуляционной зоны и соответствующей области с повышенным уровнем турбулентности оказывают ре­шающее влияние на устойчивость факела, интенсивность про­цесса горения и другие характеристики пламени. К настояще­му времени получено достаточно много данных, позволяющих провести сопоставление характеристик различных закручиваю­щих устройств и определить влияние на изотермический поток различных модификаций их геометрии, таких, как установка на выходе из закручивающего устройства конических диффузо­ров, трубок или форсунок для впрыска топлива, топочных ка­мер. Наряду с картиной линий тока, представленной па рис. 4.7, на рис. 4.10 и 4.11а и 4.116 приведены три аналогичные картины. Можно видеть, что область рециркуляционного течения всегда существует вблизи выхода из сопла.

Закручивающие устройства с цилиндрической выходной частью: 1 — кольцевой лопа­точный завихритель, ф=45° [10]; 2-ф==60° ; 3-ф=70° ; 4-ф=75° ;

5 — закручи­вающее устройство с аксиально-тангенциальным подводом ;

6 — закручивающее устройство с тангенциальным подводом .

Закручивающие устройства с диффузором на выходе: 7 — полуугол раскрытия диффу­зора .

Тип закручивающего устройства (за исключением лопаточного завихрителя без втулки) и наличие соосных трубок для подвода топлива или форсунок, по-видимому, не влияют на характер связи. Для устройств с цилиндрической выходной частью представленные данные мож­но описать зависимостью