슈밥-젤도비치 공식

Shvab–Zeldovich formulation

Shvab-Zeldovich 공식은 보존 방정식이 공통 형태로 표현될 때 독립 변수의 선형 조합을 통해 에너지 및 화학 종에 대한 보존 방정식에서 화학 소스 용어를 제거하는 접근법이다.보존 방정식을 공통 형태로 표현하는 것은 종종 제제의 적용 범위를 제한합니다.이 방법은 1948년 V[1]. A. Shvab과 1949년 [2]Yakov Zeldovich에 의해 처음 도입되었습니다.

방법

단순화를 위해 단일 전역 불가역 반응에서 연소가 발생한다고 가정합니다.

여기서 i})는 N(\ N종의 ith 화학종이며, })와 δi(\ 각각 반응물과 생성물의 화학량계수이다. 후 질량 작용의 법칙을 통해 종의 단위 부피당 생성되는 몰의 비율이 일정하고 같이 나타난다는 것을 알 수 있다

서 w { display style w { }는 단위 부피당 생산 또는 소비되는 종의 이고 i { 종 i의 분자량이다.

Shvab-Zeldovich 공식에 관련된 주요 근사치는 모든 종 쌍의 이진 확산 D D확산도와 동일하고 동일하다는 것이다.다시 말해, 모든 종의 루이스 수는 일정하고 1과 같다.실제로 메탄, 에틸렌, 산소 및 기타 반응물질을 제외하고 루이스의 숫자는 통일성과 상당히 다르기 때문에 이것은 제제의 적용 범위에 제한을 가한다.크기 조정된 독립[3] 변수 측면에서 종과 에너지에 대한 안정적이고 낮은 마하 수 보존 방정식

종i, cp {}=\_ { 혼합물의 일정한 압력에서의 특정 열이며 ({ h)는 이다 i의 엔탈피, 환원

여기서 \ 가스 이고v(\ { {v 유속입니다.의 N+ { N 비선형 방정식 세트는 공통 형식으로 표현되며 N { N 선형 방정식과 1개의 비선형 으로 대체될 수 있습니다.비선형 방정식이 1 _ 대응한다고 가정하면 다음과 같이 됩니다.

그런 다음 선형 T T - 1 {T} = \_ - \ i - 1 {= \ _ 하여 display1 \i\

선형 조합은 의 NN 방정식에서 비선형 반응 항을 자동으로 제거합니다.

슈밥-젤도비치-리난 공식

불꽃이 얇은 반응 시트로 나타나도록 화학적 시간 척도가 무한히 작은 확산-불꽃 문제를 위해 1991년[4][5] Amable Linnn에 의해 Shvab-Zeldovich-Lihn 제제를 도입했다(Burke-Schumann 한계).반응물은 반드시 1과 같을 필요는 없는 루이스 번호를 가질 수 있다.

연료 질량 F 스트림에서 단위 값을 취하도록 정의됨 산화제 질량 Y 에서 단위 값을 취하도록 됨) 및 비차원 T T)에 대한 비차원 스칼라 방정식을 가정합니다.}(산화제 스트림 온도 단위로 계산)은 다음과[6] 같이 주어진다

e - / {\= 이며, {\ Da 적절한 Damköhler 번호이며 {\ S 연료 흐름의 단위 질량을 연소시키는 데 필요한 산화제 스트림의 이며,q {q}는 연소된 연료 의 열량 당 방출량이다{\ e Arrenius 지수입니다 FF})와 O Le_ 각각 연료와 산소의 Lewis 이고 D Displaystyle T})는 열확산도입니다. 한계에서 D a 평형 상태로 이어지는 {\Da

입니다.

이 경우 오른쪽에 있는 반응 항이 디랙 델타 함수가 됩니다.이 문제를 해결하기 위해 리안은 다음과 같은 기능을 도입했다.

S ~ e / F { {} 0 연료 흐름 온도, 산화제 흐름 온도 단위로 측정되는 단열 화염 온도입니다.이러한 함수를 도입하면 지배 방정식이 다음과 같이 감소합니다.

서 L m O ( +) /( ~+){ 1)}는 평균(또는 유효) Lewis 숫자이다. 스타일 Z와 Z 스타일 사이의 및 H H H 스타일 사이의 는 평형 상태에서 도출할 수 있습니다.

화학량계 표면(불꽃 표면)에서 Y Y_ Y 모두 0이므로 Z s / ( + } 1 ~ = ~ S ( -0) / ( - ) - ( { HH _ { s } = ( _ { } - { ) / ( { 0} ) _ { 0 ) 。{\ e F O {\} =s 아닌 (산화제 스트림 온도 단위)입니다 연료 흐름에는 Y - - ({ }-Y _ {= T _ {} = 0Z - Z- H H - Z=- (1 -0) / ( s - )=~ - ( -0) / ( - )/ ( T- 0 ) / O + / = 0 ( \ style Z ={Z } - { 1 } - ( 1 )가 있습니다

평형 조건은[7] 다음을 정의합니다.

위의 관계에서 부분 Z~)({ Z를 정의합니다.

m ~ / ( +)/ ( / + )} =/}=( Lewis의 평균값입니다.이로 인해 Z~ {\ 방정식이 발생합니다 H -~ {\H - {\ F {{의 함수일 이며 {\O}}는 H~H의 일 뿐이므로 의 식을 사용하여 Z를 정의할 있습니다.

H~ {\ 적절한 경계 조건으로 문제를 해결할 수 있습니다.

Z~ { H~ {H 보존된 스칼라이며, 즉 반응 시트를 통과할 때 유도체가 연속적인 Z {\ Z{\ H 화염 시트에서 경사로 점프가 을 알 수 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ Shvab, V.A. (1948년)가스 버너 불꽃의 온도장과 속도장 간의 관계.고스, 에너지모스크바 레닌그라드 이즈드
  2. ^ Y. B. 젤도비치, 주르Tekn. Fiz. 19,1199(1949), 영어 번역, NACA Tech.메모 제1296호(1950년)
  3. ^ 윌리엄스, F. A. (2018년)연소 이론.CRC 프레스
  4. ^ A. Li then, 연소 이론의 유체 역학적 측면에서의 확산 화염의 구조, M. 오노프리와 A.영국 할로우의 테세이, ed.Longman 과학기술, 1991년, 11~29페이지
  5. ^ 리난, A. & 윌리엄스, F. A. (1993)연소의 기본적인 측면들.
  6. ^ 리난, A. (2001)확산 제어 연소'새로운 멜레니엄을 위한 기계학' (487-502페이지)스프링거, 도르트레흐트
  7. ^ 리난, A., 올란디, P., Verzicco, R. 및 Higuera, F. J.(1994)확산 화염에 대한 루이스 수의 영향