Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2018 год, номер 2

1.
Управление турбулентным пограничным слоем крыла путем комбинированного вдува/отсоса

В.И. Корнилов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: крыловой профиль, турбулентный пограничный слой, мелкоперфорированная стенка, вдув/отсос, давление, аэродинамическое сопротивление, подъемная сила
Страницы: 163-176

Аннотация >>
Экспериментально изучена возможность управления турбулентным пограничным слоем крылового профиля NACA 0012 с целью улучшения его аэродинамических характеристик в несжимаемом потоке. Управление течением осуществлялось в диапазоне углов атаки -12 ¸ 12° путем применения стационарного комбинированного вдува/отсоса воздуха через мелкоперфорированные поверхности, расположенные, соответственно, на наветренной и подветренной сторонах крыла и являющихся частью его обтекаемой поверхности.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Турбулентное число Прандтля в пограничном слое на пластине: влияние молекулярного числа Прандтля, вдува (отсоса) и продольного градиента давления

В.Г. Лущик, М.С. Макарова
Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
april27_86@mail.ru
Ключевые слова: турбулентное числа Прандтля, молекулярное число Прандтля, вдув (отсос) газа, ускорение (торможение) потока, дифференциальная модель турбулентности
Страницы: 177-190

Аннотация >>
С использованием дифференциальной модели турбулентности, дополненной уравнением переноса для турбулентного потока тепла, проведено численное исследование зависимости турбулентного числа Прандтля от молекулярного числа Прандтля, интенсивности вдува (отсоса) газа через проницаемую стенку и параметра ускорения (торможения) набегающего потока. В качестве газовых теплоносителей рассмотрены воздух и смеси гелия с ксеноном и с аргоном, а в качестве жидкостных - ртуть, вода и трансформаторное масло. Полученные результаты расчетов согласуются с имеющимися экспериментальными данными для турбулентного числа Прандтля и величинами, входящими в его определение.


3.
Экспериментальное исследование влияния инжекции тяжелого газа в сверхзвуковой пограничный слой на его устойчивость

В.И. Лысенко, Б.В. Смородский, Ю.Г. Ермолаев, А.Д. Косинов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
vl@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сжимаемый пограничный слой, проницаемая поверхность, вдув, тяжелый газ, гидродинамическая устойчивость
Страницы: 191-198

Аннотация >>
Проведены экспериментальные исследования по влиянию распределенного вдува тяжелого газа (элегаза SF6) в пристеночный слой сверхзвукового (число Маха набегающего потока М= 2) пограничного слоя плоской пластины на его устойчивость к естественным возмущениям. Получено, что при инжекции тяжелого газа в линейной области развития поля возмущений происходит стабилизация пограничного слоя. Впервые экспериментально показано, что при инжекции элегаза возмущения на частотах более 15 кГц затухают в исследованном диапазоне значений продольной координаты.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Воздействие газопроницаемых материалов с изменяемой пористостью на отрывное течение при сверхзвуковом обтекании прямого уступа

Б.В. Постников, К.А. Ломанович, Р.А. Пономаренко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
boris@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой поток, ударные волны, отрывное течение, пористость, уступ поверхности
Страницы: 199-205

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального и численного исследований особенностей обтекания сверхзвуковым потоком модели прямого уступа с расположенной перед ним газопроницаемой вставкой с изменяемой пористостью при числах Маха набегающего потока M = 2,0, 2,5, 3,0 и числе Рейнольдса Re = 5x105. Газопроницаемая вставка представляла собой участок перфорированной пластины или высокопористого проницаемого ячеистого материала. Визуализация течения теневым методом, PIV и сажемасляной пленкой показала, что характерный размер области вихревого течения существенно снижается при увеличении пористости вставки. В численных расчетах при высоких значениях пористости вставки получены данные о смещении области рециркуляционного течения внутрь пористого материала.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Несимметричные автомодельные течения вязкой несжимаемой жидкости в продольно обтекаемом прямом угле

А.В. Бойко1,2, Ю.М. Нечепуренко1,3,4
1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
boiko@itam.nsc.ru
2Тюменский государственный университет, Тюмень
3Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН, Москва
4Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва
Ключевые слова: пограничный слой, течение в угле, автомодельные уравнения, асимптотические граничные условия, нелинейные уравнения
Страницы: 207-218

Аннотация >>
Рассматриваются продольные симметричные и асимметричные автомодельные течения вязкой несжимаемой жидкости в полубесконечном прямом двугранном угле с заданным продольным градиентом давления. Выведены уравнения, которые описывают такие течения в приближении пограничного слоя. Теоретически исследовано асимптотическое поведение решений выведенных уравнений вдали от ребра угла. Развит новый метод расчета этих решений. Получены решения двух типов асимптотического поведения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Моделирование течения жидкости в биологическом реакторе ротационного типа

В.Л. Ганимедов1, Е.О. Цибульская1,2, Н.А. Маслов1,2, П.М. Ларионов2,3
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
euglenaria@gmail.com
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск
3Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна МЗ РФ, Новосибирск
Ключевые слова: ротационный биореактор, математическое моделирование, соосные цилиндры, ламинарный режим течения, касательное напряжение, течение Куэтта, число Тейлора
Страницы: 219-226

Аннотация >>
Для решения задачи регенерации костной ткани перспективной является технология, использующая для замещения поврежденных тканей собственные клетки пациента, размещенные в трехмерном каркасе - скаффолде. Для разработки данной методики был сконструирован новый биологический реактор ротационного типа, в котором полотно скаффолда вращается в среде для выращивания клеток. Был построен вычислительный алгоритм на основе программы ANSYS, позволяющий оценивать в новом биореакторе уровень механической нагрузки на клетки, влияющей на их свойства. Алгоритм позволяет рассчитывать значения касательного напряжения и статического давления, действующих на поверхности скаффолда. Расчеты показали, что в предложенном ротационном биореакторе достигается необходимое касательное напряжение на внешней поверхности внутреннего цилиндра (0,002-0,1 Па) в диапазоне частот вращения 0,083 < f < 0,233 Гц. В то же время результаты вычислений выявили наличие неоднородности в распределении механического воздействия вдоль полотна скаффолда, связанной с появлением в зазоре цилиндров двух вихрей Тейлора с противоположными направлениями вращения. Эксперименты по визуализации поля течения внутри ротационного биологического реактора показали качественное соответствие характера течения результатам численного расчета. Предложенный вычислительный алгоритм может с достаточной точностью моделировать течение жидкости в реальной системе. Полученные зависимости можно использовать на практике для создания оптимального микроокружения выращиваемых в биологическом реакторе клеток.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Распределение скорости жидкости в экспериментальной модели тепловыделяющей сборки с дистанционирующей решеткой

О.Н. Кашинский1, Д.В. Куликов1, П.Д. Лобанов1, Н.А. Прибатурин1,2, А.И. Светоносов1
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
lobanov@itp.nsc.ru
2Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН, Новосибирск
Ключевые слова: тепловыделяющая сборка, эксперимент, профили скорости
Страницы: 227-231

Аннотация >>
Проведены измерения распределения скорости жидкости и ее пульсаций в межтвэльном пространстве 7-стержневой экспериментальной модели тепловыделяющей сборки АЭС при числах Рейнольдса 8000, 1600, 24000. Определено влияние дистанционирующей решетки на распределение осевой компоненты скорости жидкости. Показано, что относительные значения скорости жидкости и ее пульсаций не зависят от числа Рейнольдса и определяются расстоянием от дистанционирующей решетки.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Стохастическая динамика кипения на поверхности тепловыделяющего элемента

А.И. Достов
НИЦ Курчатовский институт, Москва
a.dostov@gmail.com
Ключевые слова: кривая кипения, кризис кипения, ядерные реакторы, стохастическая нелинейная динамика, фликкер-шум
Страницы: 233-245

Аннотация >>
Динамика кипения жидкости на обогреваемой поверхности исследуется в рамках эквивалентной задачи динамики температуры тепловыделяющего элемента. Соответствующее уравнение баланса тепла выводится в концепции кривой кипения. Показано, что структурная неустойчивость потенциала кривой кипения приводит к необходимости исследования задачи о флуктуациях температуры поверхности, на которой происходит кипение. Теоретический анализ уравнения Ито для модели рассматриваемой системы показал, что при определенной интенсивности внешнего случайного воздействия система переходит из одного состояния самоорганизованной критичности в другое. Эти процессы сопровождаются 1/fα -шумом (фликкер-шумом), который рассматривается как объективный показатель кризиса кипения. Теоретические результаты подтверждаются экспериментальными данными других авторов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Влияние скорости образования капли при растекании по микроструктурированной поверхности на краевой угол

Г.В. Кузнецов1, Д.В. Феоктистов2, Е.Г. Орлова1, И.Ю. Зыков1, К.А. Батищева1
1Томский политехнический университет, Томск
2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
lafleur@tpu.ru
Ключевые слова: макрокраевой угол, скорость образования капли, пиннинг, микроструктурированная поверхность
Страницы: 247-254

Аннотация >>
Представлены экспериментальные зависимости макрокраевого угла и диаметра растекания капли дистиллированной воды по твердой микроструктурированной поверхности от среднеарифметического отклонения профиля поверхности (Ra) и расхода жидкости (G). Установлено, что при изменении G от 0,005 до 0,02 мл/c краевой угол уменьшается, а при расходе жидкости больше 0,02 мл/c - увеличивается. При малых значениях G (0,005-0,01 мл/c) диаметр капли растет на протяжении всего процесса растекания. В диапазоне G от 0,02 до 0,16 мл/c на завершающей стадии растекания зафиксирован пиннинг контактной линии - постоянство диаметра. Сформулирована гипотеза о механизме процесса пиннинга: он обусловлен равенством нулю суммы всех сил, действующих на каплю (инерции, вязкости, трения, тяжести, поверхностного натяжения).
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Производство энтропии при смешанной конвекции наножидкости в квадратной полости

И. Зегбид, Р. Бессаи
Университет братьев Ментури, Константина, Алжир
leap.mechanical@gmail.com
Ключевые слова: смешанная конвекция, наножидкости, квадратная полость, производство энтропии
Страницы: 255-267

Аннотация >>
Выполнено численное моделирование производства энтропии при двумерной смешанной конвекции наножидкостей на основе воды и Cu, Ag, Al2O3 и TiO2 в квадратной полости с подвижной верхней стенкой и двумя источниками тепла. На верхней крышке и нижней стенке полости поддерживалась низкая температура TC. Определяющие уравнения с граничными условиями решались методом конечных объемов. Сравнение с предыдущими результатами показало хорошее согласование. В работе исследуется влияние объемной доли твердой фазы (0 ≤ φ ≤ 0,10), чисел Рэлея (103 ≤ Ra ≤ 105) и Рейнольдса (1 ≤ Re ≤ 500) и разных видов наножидкости на общую энтропию St и производство энтропии за счет теплообмена Sh, а также влияние положения источников тепла на производство общей энтропии и число Бежана. Установлено, что St и Sh уменьшается с увеличением φ, Ra, и Re.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Влияние теплового следа от оптического пульсирующего разряда на силу аэродинамического сопротивления

Т.А. Киселева1,2, А.А. Голышев1, В.И. Яковлев1, А.М. Оришич1,2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
bobarykina@ngs.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск
Ключевые слова: сверхзвуковой поток, сила аэродинамического сопротивления, CO-лазер, инжекция газа, оптический пульсирующий разряд, тепловой след
Страницы: 269-276

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования влияния теплового следа, формируемого инжекцией газа и оптическим пульсирующим разрядом (ОПР), на силу аэродинамического сопротивления тела в сверхзвуковом потоке воздуха с числом Маха M = 1,45. С использованием однокомпонентных аэродинамических весов определено влияние инжектируемой дозвуковой струи и теплового следа от ОПР на силу аэродинамического сопротивления модели в виде полусферы на цилиндре. Показано, что при увеличении мощности лазера и частоты следования лазерных импульсов, а также при уменьшении расстояния между моделью и оптическим пульсирующим разрядом эффект снижения аэродинамической силы увеличивается. Установлено, что максимальное снижение (до 15 %) аэродинамической силы в результате воздействия теплового следа наблюдалось при максимальной мощности лазерного излучения W = 2,3 кВт и частоте импульсов f = 90 кГц. Совокупное воздействие струи аргона и ОПР вызывало снижение силы аэродинамического сопротивления до 30 %.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Особенности теплообмена в предсопловом объеме РДТТ с зарядами сложной формы

Б.Я. Бендерский1,2, А.А. Чернова1,2
1Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова, Ижевск
alicaaa@gmail.com
2Институт механики УрО РАН, Ижевск
Ключевые слова: твердотопливный ракетный двигатель, предсопловой объем, сопловое днище, математическое моделирование, теплообмен, критериальные уравнения, число Нуссельта
Страницы: 277-284

Аннотация >>
Рассматриваются локальные особенности теплофизических процессов в каналах и предсопловом объеме твердотопливных ракетных двигателей со скрепленными зарядами различных форм поперечного сечения. Исследуется влияние формы заряда на теплообмен в области соплового дна. Показано, что величина числа Нуссельта в критической точке на многосопловом днище определяется как формой каналов заряда, так и геометрией предсоплового объема. На основании обработки результатов численного эксперимента получены критериальные зависимости для определения числа Нуссельта в областях локального повышения интенсивности теплообмена. Полученные зависимости сопоставлены с известными эмпирическими формулами [1-4]. Выявлено, что использование эмпирических соотношений для оценки числа Нуссельта приводит к некорректному определению параметров теплообмена на бронированных поверхностях заряда, сопловых крышках и входной части утопленного поворотного сопла.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
СВЧ-нагрев потока жидкости при вынужденном обтекании плоской пластины в условиях нестационарного радиационно-конвективного теплообмена

В.В. Саломатов1,2, Е.М. Пузырев3, А.В. Саломатов4
1Институт теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
salomatov.vv@mail.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск
3Алтайский государственный технический университет, Барнаул
pem-energo@list.ru
4ОАО «АК Транснефть», Москва
salomatov@ak.transneft.ru
Ключевые слова: СВЧ-излучение, нестационарный радиационно-конвективный нагрев, число Нуссельта, число Старка, число Фурье, число Рейнольдса, пограничный слой, вынужденное течение
Страницы: 285-300

Аннотация >>
Исследован класс нелинейных задач нестационарного радиационно-конвективного теплообмена при вынужденном ламинарном обтекании плоской пластины потоком жидкости в условиях микроволнового воздействия с малой глубиной проникновения. Решения этих задач осуществлено с применением эффективных асимптотических процедур на последовательных стадиях нестационарного и стационарного радиационно-конвективного теплообмена на теплоизлучающей поверхности горизонтальной пластины. «Сшивка» нестационарной и установившейся частей решений выполнена на характеристике «продольная координата-время». Построенные на этих принципах решения надежно согласуются с точными решениями при предельных значениях таких параметров, как малая и большая интенсивность внешнего теплового воздействия, малые и большие времена и др. Погрешность решений не выходит за пределы 1-7 %. По мере удаления от передней кромки пластины за счет теплоизлучения происходит вырождение конвективного теплообмена от значений, характерных для граничного условия второго рода, до величин, свойственных граничному условию первого рода. Отмечено сильное влияние на характер изменения поверхностной температуры и числа Нуссельта комплексного параметра СВЧ и теплового излучений. Важным достоинством развиваемого метода решения данного класса внешних задач является то, что еще до проведения сложных расчетов удается провести исчерпывающий анализ фундаментальных закономерностей изучаемых процессов. При этом, несмотря на ряд вводимых исходных упрощений, последние существенно не сказываются на точности конечных результатов, гарантируя надежную количественную информацию. Разработанный метод может быть расширен также на режимы вынужденной конвекции с линейной зависимостью физических свойств от температуры при помощи преобразования А.А. Дородницина. Для подтверждения адекватности построенной математической модели проведено экспериментальное исследование стационарного радиационно-конвективного теплообмена при вынужденном обтекании плоской пластины. Результаты сравнения теоретических и опытных данных показывают их достаточное соответствие. Это еще раз подтверждает эффективность разработанного метода построения теоретических решений нелинейных задач вынужденной конвекции с использованием асимптотических процедур.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Влияние радиального магнитного поля на теплообмен в МГД-течениях Куэтта с вязкой и джоулевой диссипацией в кольцевом канале

Басант К. Джа, Харуна М. Джибрил, Анянву О. Эмека
Университет Ахмаду Белло, Зария, Нигерия
anyanwu349@gmail.com
Ключевые слова: МГД-течение, вязкая диссипация, джоулева диссипация, число Гартмана, число Бринкмана, число Нуссельта
Страницы: 301-309

Аннотация >>
Представлено аналитическое исследование устойчивого полностью развитого МГД-течения Куэтта электропроводящей жидкости в присутствии радиального магнитного поля. Точные решения, полученные для уравнений, соответствующих законам сохранения энергии, импульса и массы с учетом влияния вязкой и джоулевой диссипации, изображены графически. Рассмотрено влияние различных определяющих параметров, таких как числа Гартмана и Бринкмана, на профиль температуры и, следовательно, на число Нуссельта. В результате проведенного исследования установлено, что увеличение числа Гартмана приводит к увеличению числа Нуссельта на внешней поверхности внутреннего цилиндра, в то время как влияние числа Гартмана на число Нуссельта на внутренней поверхности наружного цилиндра прямо противоположно. Кроме того, установлено, что число Бринкмана имеет незначительное влияние на числа Нуссельта, в случае, когда обе поверхности имеют одинаковую температуру.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


15.
Двухстадийное термохимическое преобразование твердого топлива в установке с паровым эжектором

В.К. Баев, А.Н. Бажайкин, Д.В. Чусов, В.В. Шумский
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
bazhan@itam.nsc.ru
Ключевые слова: углерод в твердой фазе, газификация угля, водяной пар, паровой эжектор, камера смешения с пористыми стенками
Страницы: 311-316

Аннотация >>
Выполнен цикл испытаний установки при использовании в эжекторе водяного пара вместо сжатого воздуха. В результате экспериментов получены данные газового анализа - объемные концентрации O2, CO, CO2, Cn Hm, NOx, H2 при различном соотношении потоков воздуха и пара. Эти данные сопоставляются с результатами расчета термодинамически равновесных составов реагирующей смеси С+Н2О+воздух, в том числе при избытке воздуха ( α ≤ 1), по программе «Terra», а также с данными ряда работ по составам газов для различных случаев газификации при высоком содержании балласта. Показано, что в испытанной схеме пар служил в основном инертным разбавителем, что не исключало возможности получения газов с относительным содержанием Н2 /СО и СО/СО2, соответствующих различным случаям газификации.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


16.
Эффективный метод оптимизации непрерывно и дискретно изменяющихся параметров теплоэнергетических установок

А.М. Клер, П.В. Жарков
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Иркутск
isem777@mail.ru
Ключевые слова: математическое моделирование, тепловые электростанции, дискретно-непрерывная нелинейная оптимизация
Страницы: 317-328

Аннотация >>
Современные теплоэнергетические установки являются сложными технологическими системами, и принятие обоснованных решений при их исследованиях возможно лишь с использованием методов математического моделирования и нелинейной оптимизации параметров. При этом наиболее сложной задачей является смешанная задача оптимизации, в которой часть оптимизируемых параметров изменяется непрерывно, а часть может принимать лишь дискретные, в частности, только целые значения. Авторами разработан эффективный метод решения задач оптимизации теплоэнергетических установок с непрерывно и дискретно изменяющимися оптимизируемыми параметрами. Метод основан на итерационном решении непрерывных задач нелинейного программирования и дискретно-непрерывных задач линейного программирования. На каждой итерации в систему ограничений-неравенств линейной задачи добавляются новые ограничения, полученные в результате линеаризации нелинейных ограничений-неравенств и целевой функции исходной задачи. Эффективность предлагаемого метода иллюстрируется на примере оптимизации парогазовой установки со смешением рабочих тел (схема STIG). В качестве дискретных оптимизируемых параметров выступают конструктивные характеристики поверхностей нагрева котла-утилизатора. Показано существенное снижение вычислительных затрат по сравнению с методом ветвей и границ.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


17.
О формировании застойной зоны в потоке между пламенем в форме конуса и плоской преградой

З.Д. Кравцов1,2, Р.В. Толстогузов1,2, Л.М. Чикишев1,2, В.М. Дулин1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
vmd@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск
Ключевые слова: импактная струя, конвективный теплообмен
Страницы: 329-332

Аннотация >>
Экспериментально исследована структура струи, образованной продуктами горения пламени пропановоздушной смеси в форме конуса и натекающей на ориентированную перпендикулярно плоскую охлаждаемую преграду. Измерения поля скорости выполнены методом анемометрии по изображениям частиц. На основе бесконтактных измерений впервые установлен факт образования возвратного течения в потоке между конусом пламени и преградой, предложено объяснение механизма его возникновения. Формирование слабоинтенсивного рециркуляционного пузыря на оси струи, являющегося застойной зоной, может служить объяснением эффекта снижения интенсивности теплообмена в окрестности лобовой точки, который наблюдался в предыдущих работах.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину