Двухмасштабная математическая модель горения углеметановоздушной газовзвеси

Представлена математическая модель горения газовзвеси угольной пыли в метановоздушной смеси, в которой учитывается неоднородность распределения температуры в частицах. Параметры состояния газовзвеси определяются по модели динамики двухфазной двухскоростной реагирующей газодисперсной среды. Для моделирования горения частиц угольной пыли используется локальная математическая модель гетерогенного реагирования на поверхности частиц и прогрева частицы. Из решения локальных задач горения частиц угольной пыли для всей совокупности частиц определяется скорость тепловыделения в гетерогенной реакции угольной пыли с кислородом, а также теплообмен с газом. Определены зависимости скорости распространения фронта горения от массовой концентрации угольной пыли и объемной концентрации метана.
Расчетная скорость распространения фронта горения в метановоздушной смеси без угольной пыли хорошо согласуется с экспериментальными данными. Проведено сравнение результатов расчета скорости пламени в углеметановоздушной смеси по двум моделям – с учетом и без учета неоднородности распределения температуры в частицах. Сравнение показало существенное отличие в значениях расчетной скорости фронта горения быстро горящих составов газовзвесей.
Для медленно горящих газовзвесей такое отличие уменьшается. Разработанная модель объясняет смещение максимума скорости распространения пламени в углеметановоздушной смеси в сторону избытка горючего в воздухе.