Новый метод, который позволяет ускорить подготовку составной топливной смеси для газотурбинных двигателей в 4–10 раз и при этом уменьшает загрязнение окружающей среды, представили ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета (ТПУ). Как отмечают в пресс-службе Минобрнауки, политехники предложили математическую модель, достоверно описывающую критические условия микровзрыва капель композиционных видов топлива под действием микроволнового нагрева. Результаты экспериментального исследования в будущем могут лечь в основу проектирования новых малоэмиссионных камер сгорания газотурбинных двигателей.

В пресс-службе ТПУ объяснили, что традиционно для подготовки смеси топливо подается в камеру сгорания с помощью специальных распылителей или испарительных систем. Способ, который разработали ученые, представляет собой вторичное распыление двухжидкостного спрея под сильным воздействием микроволн: это помогает лучше сжигать топливо, увеличивает площадь для теплообмена и уменьшает загрязнение окружающей среды. Перегрев капель приводит к их разрушению и измельчению. Новая математическая модель учитывает контрастные диэлектрические свойства топлива и воды и позволяет определить время нагрева капель композиционного топлива до взрывного кипения при сверхвысокочастотном нагреве. В ходе экспериментов было установлено, что вода в каплях нагревается быстрее – на процесс влияет радиус капли, электрическая напряженность поля и доля воды. Изменяя эти параметры, можно управлять режимом фрагментации капель.

Новая модель легла в основу специальных карт режимов, которые помогают управлять процессом распада капель и их микровзрывом. Они позволяют оценить размеры и скорости движения вторичных частиц.