Исследование потока газа с твердыми частицами в сверхзвуковом сопле

В рамках модели Прандтля рассмотрено двухфазное течение в до-, транс- и сверхзвуковой частях сопла при больших числах Рейнольдса, т. е. весь поток разбивался на невязкое ядро и тонкий пограничный слой. Учитывалось взаимное влияние газа и твердых частиц. В ядре потока для газа решались уравнения Эйлера, в пристеночной области – уравнения пограничного слоя. Движение частиц описывалось с помощью подхода Лагранжа в невязкой области, при этом отслеживались траектории и температура пакетов частиц. В пограничном слое поведение частиц описывалось уравнениями Эйлера для осредненных по объему параметров частиц. Проведено сравнение расчетов распределений скорости частиц с экспериментами в плоском сопле. Отмечены явление фокусировки частиц на оси сопла при вводе их в дозвуковой части и вызванное этим существенное торможение потока в сверхзвуковой части сопла. Исследовано влияние различных граничных условий для потока частиц в невязкой области. Для осесимметричного сопла изучено влияние формы контура дозвуковой части, коэффициента загрузки частиц и их диаметра на параметры потока частиц в невязкой области и в пограничном слое.