Aerodinamika fanining rivojlanish tarixi

1.3. Alanganing normal va turbulent tarqalish tezliklari

Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, normal yonishdan turbulent yonishga o‘tishda alanganning tarqalish tezligi keskin ortib unga mos ravishda vaqt birligida o‘rtacha alanga front birligi bilan reaksiyaga kirishuvchi yangi aralashma miqdori ham ortib boradi [21-23].

Turbulent alangada (1.3.1-rasmda) reaksiya xuddi laminar alangada reaksiyaga kirishuvchi gazning tarkibi va temperaturasi sharoitida amalga oshadi. Lekin turbulent alangadagi ximik reaksiya moddaning turbulent diffuziyasi va turbulent issiqlik o‘tkazuvchanligi hisobida tezlashadi. Turbulent almashuv jarayonlari Reynolds soni ni funksiyasi bo‘lganligi uchun alangani turbulent tarqalish tezligi -ham - soniga bog‘liq bo‘ladi. Shu sababli berilgan nuqtadagi oqimning o‘rtacha tezligiga bog‘liq bo‘lib, oqim tezligi oshishi bilan ham ortadi. Suniy yo‘l bilan turbulentlik darajasi oshirilganda ham ortib boradi.

1.3.1-rasm. Turbulent mash’ala strukturasi:
a-gaz konsentratsiyasi; b-havo konsentratsiyasi; s-yonish mahsulotlari konsentratsiyasi.

Alangani turbulent tarqalishi mexanizmini tushuntiruvchi quyidagi ikkita nazariy mavjuddir.

1. 
   Front yoki yuza yonish nazariyasi
   
2. 
   Hajmiy yonish nazariyasi
   
3. 
   Birinchi nazariyaning mohiyati shundan iboratki turbulentlilik ta’siri natijasida alanga fronti qiyshayadi va egiladi. Uning yuzasi kuchli kattalashadi lekin yonish zonasi juda yuqa bo‘lganligi uchun buzilmaydi. Alanganing turbulent tarqalish tezligi yangi aralashmaga nisbatan alangani yuzasi kattalashishiga proporsional holda ortib boradi.
   

(1.3.1)
Bu yerda va -turbulent va laninar yonish frontlarining yuzalari; -alanga tarqalishining normal tezligi lekin (1.3.1) formuladan foydalanib bo‘lmaydi chunki -ni aniqlab bo‘lmaydi.
Alanganing turbulent tarqalish tezligini ortishi o‘rtacha alanga frontining birlik yuzasida yonish tezligini oshishi hisobida bo‘ladi. Bu xodisa molekulyar almashuv jarayoniga turbulent almashuv jarayonini qo‘shish hisobiga almashuv koeffitsentini -gacha ortishi tufayli sodir bo‘ladi.
Bu yerda

turbulent temperatura o‘tkazuvchanlik koeffitsenti yuqoridagilarni e’tiborga olgan holda alanganing turbulent tarqalishi tezligi quyidagi kattalikga proporsional bo‘ladi.

~ (1.3.2)
Alangani normal tarqalish tezligi ni
~ (1.3.3)
ekanligini e’tiborga olgan holda alanganning turbulent va normal tarqalishi tezliklari orasidagi nisbatni aniqlaymiz.
(1.3.4)
Teplotexnika va gidravlika kurslaridan ma’lumki
(1.3.5)
ga teng bu yerda -siljish yo‘li uzunligi -o‘rtacha kvadratini pulsatsiyalanuvchi tezlik; - turbulent almashuv koeffitsenti. (1.3.5) ni (1.3.4) ga qo‘yib quyidagini olamiz.
(1.3.6)
To‘liq rivojlangan turbulentlikda kattalikni ga nisbatan etiborga olmasa ham bo‘ladi. ~ etiborga olib (1.3.6)ni quyidagicha ega bo‘lamiz.
~ ~ (1.3.7)
Bu (1.3.7) dan ma’lum bo‘ladiki kichik masshtabli turbulent oqimda alangani tarqalish tezligi sonidan olingan kvadrat ildizga proporsional ekan. Demak, oqimdagi gidrodinamik sharoitlarga bog‘liq bo‘lib fiziko-ximik konstanta bo‘lib hisoblanmaydi.
O‘txona texnikasidan katta masshtabli turbulent rejimda yonish katta ahamiyat kasb etadi.
Bunday rejimda alanga fronti to‘lqinsimon bo‘la borib keyinchalik uzilib alohida zonalarga ham ajralib ketishi mumkin. U holda alanga fronti yuzasi orta borib unda vaqt birligida juda katta miqdorda aralashma yonadi. Shu sabali alanga fronti katta tezlik bilan xarakat qilishi yoki alanga frontini statsionar holatda tutib turishi uchun yangi aralashma katta tezlikda kelib turishi kerak bo‘ladi. Katta mashstabli turbulent yonishning bunday talqini K.I. Shelkin tomonidan berilgandir. Bu holda alanganing tarqalishi yonuvchi mollarning siljishi tufayli sodir bo‘lganligi uchun reaksiya vaqtini siljish vaqti orqali aniqlaydilar.
ya’ni
(1.3.8)
Rivojlangan turbulent oqimda (1.3.2) formuladagi e’tiborga olmasdan (1.3.5) va (1.3.7) dan foydalanib quyidagini hosil qilamiz.
(1.3.9)
Demak, kuchli turbulentlikda alanganing turbulent tarqalish tezligi o‘rtacha pulsatsiyalanuvchi tezlikka proporsional bo‘lib oqimining aerodinamik xarakteristikalari orqali aniqlanadi va gazlar aralashmasining fiziko-ximik xususiyatlariga bog‘liq bo‘lmaydi.
E.S. Shetinkov tomonidan taklif qilingan hajmli yoki mikrohajmli yonish nazariyasi bo‘yicha yangi aralashma molining yonishi alanganing normal tarqalishi hisobida faqat yuqoridan bo‘lmasdan asosan mol hajmiy sodir bo‘ladi. Bu nazariyalarda turbulent oqimni xaotik ravishda xarakatlanuvchi turbulent mollarning hajmlari deb qaraladi. Mollarning o‘lchamlari har xil ya’ni o‘lchami oqim kesim yuzasiga yaqin bo‘lgan kattalaridan tartib juda maydasigacha bo‘ladi. Mollarning kichiklari kattalari bilan bir qatorda alohida mavjud bo‘ladi. Katta mollar ichidagi kichik mollarning harakati ichki mol siljishni tashkil qiladi.
Intensiv turbulent diffuziyada qizigan mollar yonish zonasidan pulsatsiya bilan yangi aralashma tomon otib yuboriladi qo‘shni mollarni alangalatishga ulgurmay temperaturasini oshirgan holda ular bilan qushilib ketadi, o‘z navbatida aktiv sentrlarni konsentratsiyasini oshiradi hamda yoqilg‘ini konsentratsiyasini kamaytiradi.
Hosil bo‘lgan reaksiya mahsulotlari o‘z navbatida yangi aralashma mollari bilan aralashib boradi va shu yo‘l bilan alanganing tarqalishi sodir bo‘ladi. Turbulent siljish laminar siljishiga nisbatan juda tez sodir bo‘lib yonishning yig‘indi tezligi ancha yuqori bo‘ladi.