Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2004 номер 2

Представлены результаты численного и экспериментального исследований режимов сверхзвукового обтекания треугольного крыла с углом стреловидности 78° при числе Маха 2,75 и углах атаки 6° , 8° 18° и 20°. Расчеты выполнены в рамках трехмерных уравнений Эйлера с использованием зонального подхода. Проведен сравнительный анализ результатов численного и физического экспериментов и верификация развитого метода расчета. Показано, что метод расчета позволяет адекватно моделировать основные газодинамические особенности обтекания подветренной стороны треугольного крыла.

Экспериментально исследуется порождение трехмерных волн Толлмина ѕ Шлихтинга (ТШ) при взаимодействии двумерной вихревой дорожки, бегущей над пограничным слоем Блазиуса, с локализованными вибрациями поверхности. Измерены характеристики вихревых возмущений, вибраций поверхности и возбуждаемых волновых поездов. На основе этих данных получены коэффициенты вибрационно-вихревой восприимчивости в зависимости от поперечного волнового числа и угла наклона волны ТШ к потоку. Эти коэффициенты не зависят от волнового спектра вибратора (то есть от формы и размера вибратора), поэтому они могут быть полезны для анализа широкого класса задач. Обнаружено, что трехмерные вибрации сильнее взаимодействуют с двумерными вихрями свободного потока. Отмечается, что общий вид полученной зависимости коэффициентов восприимчивости и их численные значения неожиданно близки к тем, которые наблюдались ранее при исследовании других механизмов восприимчивости (взаимодействий акустика – шероховатость и акустика – вибрации).

С использованием точных аналитических методов решена задача вычисления скорости изотермического скольжения разреженного газа вдоль твердой сферической поверхности. Определена сила сопротивления, действующая на сферу, медленно движущуюся в разреженном газе. Проведено сравнение с литературными данными.

На основе результатов измерений диффузионного бароэффекта стационарно-проточным методом определены коэффициенты диффузионного скольжения бинарных смесей H₂–He,
He–N₂, H₂–Ar, H₂–N₂, H₂–CO_2, N_2–Ar, N₂–CO₂, Ar–CO₂ в интервале температур 290–1100 K. Исследована зависимость коэффициента диффузионного скольжения от системы отсчета, формы капилляра и температуры. Установлено, что коэффициент скольжения s определяется формой диффузионного канала и слабо зависит от выбранной системы отсчета.

Экспериментально исследовано влияние способа подачи центральной струи и радиального смещения выходного отверстия на газодинамические и турбулентные характеристики потока в вихревой камере. В опытах использовался двухкомпонентный лазерно-доплеровский измеритель скорости. Показано, что ось вращения потока перемещается, следуя за осью расположения смещенной диафрагмы. При этом максимум вращательной скорости уменьшается с удалением выхлопной диафрагмы от оси камеры. При большом смещении отверстия закрутка потока существенно снижается. Максимум продольной скорости практически остается в приосевой области вихревой камеры и слабо зависит от радиального смещения выхлопной диафрагмы. Разные способы ввода приосевой незакрученной струи показали, что осредненные профили осевой и окружной скоростей автомодельны. Измерения степени турбулентности обнаружили качественное совпадение распределения Tu для рассмотренных случаев ввода приосевой струи. В результате воздействия положительного градиента циркуляции по радиусу в центральной области происходит сильное подавление турбулентности по мере продвижения потока от входа в камеру к выходу из нее. Приведены результаты измерений средней скорости и степени турбулентности в торцевом пограничном слое.

Обобщается и анализируется полученная ранее система уравнений-условий для преобразования дифференциальных уравнений конвективного тепломассопереноса стационарного трехмерного пограничного слоя в уравнения низкоскоростного течения, включая квазиизотермическое и квазиоднородное. Рассматриваются уравнения-условия, граничные требования и функции преобразования, выделяются классы и подклассы, в том числе замкнутый подкласс двумерного преобразования.

Методом молекулярной динамики исследуются и моделируются микропроцессы взаимодействия наночастицы с конденсированной несущей средой. Показано, что автокорреляционная функция действующей на частицу со стороны среды случайной силы содержит помимо привычного d -коррелированного члена еще и экспоненциальный вклад. Рассчитана пространственно-временная корреляционная функция отклика поля скорости среды на движение частиц. Исследованы закономерности поведения этой функции в системах с различными параметрами. Зарегистрирована волна возмущения, распространяющаяся от движущейся наночастицы со скоростью звука. Для массивных наночастиц обнаружено наличие второго максимума корреляционной функции.

Сформулирована система дифференциальных уравнений и краевых условий для описания нестационарного тепломассопереноса в пористых средах с учетом работы поверхностных сил на границе раздела фаз, базирующаяся на законах сохранения массы, энергии для каждой из фаз, основных положениях классической теории двухфазной фильтрации, формулах Кельвина, Клапейрона ѕ Клаузиуса, семействе изотерм сорбции. Это позволяет с единых позиций описывать процессы сушки, сорбции и фильтрации при неполном насыщении образца. Приведен пример решения задачи тепловлагопереноса при микроволновом нагреве образца с учетом влияния на процесс миграции влаги поверхностных сил. Тепломассоперенос в пористой среде не удается адекватно описать с помощью только уравнений диффузионного типа, без учета физики и термодинамики поверхностных явлений. Получена система дифференциальных уравнений тепломассопереноса в капиллярно-пористых материалах с учетом кинетики десорбции влаги, двухфазной фильтрации, давления жидкости, определяемого действием поверхностных сил. Проведены численные эксперименты тепломассопереноса в древесине для случая микроволнового источника тепла. Проанализированы результаты расчетов, иллюстрирующие эволюцию полей влагосодержания, давления пара, температуры.

Представлены результаты экспериментального исследования снарядного газожидкостного течения в вертикальной трубе. Измерения выполнены с помощью электрохимического метода. Отработана методика условного осреднения исследованных параметров по ансамблю реализаций. С ее помощью проведено измерение распределений скорости для разных режимов течения газожидкостной смеси. Получены распределения скорости жидкости в жидкой пробке в зависимости от расстояния от начала пробки. Показано, что в начальном участке жидкой пробки происходит существенная деформация профилей скорости жидкости по сравнению с профилем скорости в однофазном течении, что является результатом влияния тороидального вихря, образовывающегося за предыдущим газовым снарядом.

Численно анализируются задачи вытеснения для одномерного случая неизотермической модели Маскета ѕ Леверетта в физических переменных с учетом гравитационных сил. Показано, что использование горячего вытеснителя, воздействующего на вязкость фаз с целью увеличения значения фронтовой насыщенности в модели Баклея ѕ Леверетта, оказывается эффективным средством для повышения нефтеотдачи только при закачке горячей воды снизу. В то же время при закачке сверху с большими углами наклона пластов нагнетание воды с температурой, отличной от температуры пласта, не оказывает серьезного влияния на распределение водонасыщенности.

Исследуется деформация поверхности пленки жидкости, стекающей по вертикальной обогреваемой пластине. В длинноволновом приближении, считая возмущение поверхности малым, получаем уравнение, которое описывает изменение толщины пленки. Для случая слабого теплообмена жидкости с газом и различных тепловых условий на участке нагрева получено приближенное аналитическое решение для распределения температуры в пленке и возмущения поверхности. Выявлены безразмерные критерии, определяющие деформацию поверхности пленки, и проведен анализ их влияния на полученное решение.

На базе разработанного комплекса дистанционной диагностики процессов горения в реальных условиях проведены исследования основных режимов горения газообразных углеводородов. Получены основные закономерности изменения интенсивности излучения пламени, а также концентрации кислорода и водорода в дымовых газах при изменении состава топливной смеси в условиях отсутствия взаимного влияния факелов. С учетом этого разработаны алгоритмы определения основных режимов горения и процедуры, направленные на оптимизацию работы типового теплоагрегата ДЕ 24/15. Продемонстрирована эффективность предложенных процедур. Данный подход после дополнительных исследований может быть использован для управления теплоагрегатами различного типа.

Статья посвящена анализу некоторых методических вопросов формулирования граничных условий и связи их с теорией потенциалов применительно к дифференциальным и интегральным уравнениям излучения.

Рассмотрены физические процессы при интенсификации ударными волнами массообмена в трехфазной смеси жидкости, пузырьков газа и растворимых частиц. Получены оценки коэффициента массообмена.

Проведено измерение коэффициента трения вращающегося барботажного потока о торцы вихревой камеры.

Владимир Васильевич Струминский родился 29 апреля 1914 г. Академик Струминский возглавлял Институт теоретической и прикладной механики АН СССР и кафедру газовой динамики Новосибирского государственного университета в 1966–1971 гг., а журнал «Известия Сибирского отделения АН СССР» – в 1968–1972 гг. Научное наследие Владимира Васильевича служит основой плодотворных исследований в механике, которые ведутся и в настоящее время.