Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2006 номер 1

Описаны конструкция и принцип работы новой аэродинамической трубы адиабатического сжатия АТ-303. Представлены результаты систематических исследований распределения скоростей как на срезе сопла, так и в зоне расположения моделей. Зондирование полей скорости производилось с помощью гребенок приемников полного давления и было выполнено в диапазонах чисел Маха от 7,6 до 19,7 и единичных чисел Рейнольдса Re₁ = (0,25–3,64)^.10⁷.

Изложен экспериментальный подход к исследованию распределения тепловых потоков на поверхности затупленного тела вращения с изломами образующей при обтекании сверхзвуковым потоком газа. Основное внимание уделено изучению интенсивности вдува газа на тепловые потоки при различных числах Рейнольдса и углах атаки. Показана существенная роль распределенного вдува газа по поверхности тела вращения при распределении тепловых потоков.

Излагаются результаты построения контуров сверхзвуковых частей сопел ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) больших степеней расширения с помощью прямых вариационных методов. Используется континуальная модель движения двухфазной сплошной полидисперсной среды с учетом процессов взаимодействия как между несущим газом и взвешенными в нем частицами, так и между частицами различных фракций. В качестве численного метода поиска экстремума функции многих переменных используется метод локальных вариаций. Результаты расчетов свидетельствуют о доста-точной эффективности предложенного подхода для оптимизации таких сопел.

В рамках теории пограничного слоя рассмотрено развитие неавтомодельной затопленной струи неньютоновской реагирующей жидкости. На основе метода локального подобия получены аналитические выражения изменения интегральных параметров струйного течения вдоль ее оси, удовлетворительно согласующиеся с численным решением неавтомодельной задачи.

Представлены результаты численного исследования турбулентной свободной круглой затопленной струи в воде при числе Re = 25000 методом крупных вихрей (LES). Результаты LES-расчетов сопоставляются с данными измерений методом PIV для такой же конфигурации течения. На основе анализа вычисленных энергетических спектров турбулентности исследованы процессы формирования слоя смешения на начальном участке струи, его развитие вниз по потоку. Проведен анализ влияния величины коэффициента C_s подсеточной модели Смагоринского на гидродинамические характеристики струи.

На основе решения известной тестовой задачи о циркуляционном течении вязкой несжимаемой жидкости в квадратной каверне с подвижной границей проводится совместное тестирование специализированного (VP2/3) и универсального (FLUENT) пакетов прикладных программ гидродинамического и теплофизического профиля. Осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье ? Стокса решаются с помощью неявных факторизованных расчетных процедур. Дается детальная оценка адекватности выбранных одно-, двух-, четырехпараметрических полуэмпирических дифференциальных моделей турбулентности.

Представлены результаты экспериментальных исследований нелинейной стадии синусоидальной и варикозной неустойчивости полосчатой структуры, приводящей к мультипликации полосчатых структур и возникновению на них когерентных образований типа L-структур. Риблеты подавляют интенсивность полосчатых структур, стабилизируя течение относительно развития их вторичной высокочастотной неустойчивости, и, по этой причине, затягивают турбулизацию течения по пространству. Результаты исследований могут быть полезны как для понимания структуры течений в данных ситуациях, так и для возможности управления развитием когерентных структур с целью стабилизации течения.

В работе система гидравлических уравнений Дресслера была обобщена для описания трехмерных возмущений. Идея Дресслера об отсутствии сингулярности решений была обобщена для исследования устойчивости двумерных катящихся волн к двумерным и трехмерным возмущениям, и построены спектры. Получен результат об устойчивости стационарных катящихся волн типа солитонов.

Проведен анализ экспериментальных данных по теплообмену при интенсивном испарении в стекающих пленках жидкого азота. Обобщение опытных данных показало, что в предкризисных режимах при высоких тепловых потоках наблюдается интенсификация теплообмена в условиях испарения при двух исследованных граничных условиях на теплоотдающей поверхности: T_ст ≈ const и q_ст ≈ const. Результаты статистической обработки волновых характеристик, полученных с использованием емкостных датчиков измерения локальной толщины пленки жидкости, позволили оценить относительный вклад кондуктивной и конвективной составляющих в теплообмен при различных тепловых потоках. Выявлено, что интенсификация теплообмена обусловлена, главным образом, резким снижением термического сопротивления локальных зон интенсивно испаряющегося остаточного слоя между крупными волнами. При этом конвективная составляющая теплообмена, связанная с волновыми возмущениями на свободной поверхности пленки жидкости, при увеличении тепловых потоков заметно снижается. Получены новые опытные данные по величине пульсаций локальной температуры теплоотдающей поверхности в различных вдоль течения точках в режимах с образованием устойчивых так называемых сухих пятен.

Проведено уточнение моделей процесса тепломассообмена в пенных и центробежно-барботаж-ных аппаратах, разработанных ранее авторами, при учете стефанова потока при повышенных влагосодержаниях обрабатываемого газа.

Рассматривается проблема использования современных сверхбольших интегральных схем с большим тепловыделением в бортовых системах космического применения. Представлен метод внедрения элементов системы обеспечения тепловых режимов внутрь печатной стеклотекстолитовой платы. На примере процессорного модуля для проекта “Спектр-РГ” продемонстрирована эффективность этого метода.

Методами высокочастотных тепловых волн и коаксиальных цилиндров исследована теплопроводность озонобезопасного хладагента С10М1 в жидком (303,9 ÷ 342,4 К, 1,23 ÷ 4,257 МПа) и газовом (324 ÷ 398,15 К; 0,672 ÷ 2,107 МПа) состояниях. Оцениваемые величины погрешностей измерений температуры, давления и теплопроводности составляют соответственно ±0,02 К, ±1,5 кПа и ±1,5÷2,5 %. Получены аппроксимационные зависимости для теплопроводности во всем исследованном интервале температур и давлений, а также на линиях конденсации и испарения. Показано, что теплопроводность в жидком состоянии аддитивна относительно массовых концентраций компонент.

Рассматривается метод восстановления истинной температуры непрозрачного тела по спектру теплового излучения, зарегистрированного в спектральных полосах определенной ширины. В серии квазиреальных компьютерных экспериментов были исследованы зависимости точности восстановления истинной температуры от числа неизвестных параметров модели излучательной способности тела, а также от числа и ширины спектральных полос. Если число неизвестных параметров полиномиальной модели излучательной способности для платины больше десяти, то решение неустойчиво, даже если входные данные заданы с компьютерной точностью. Показано, что существенное увеличение точности восстановления истинной температуры тела может быть достигнуто путем обработки результатов повторных экспериментов.

Исследована структура и свойства алюминиевых покрытий, нанесенных методом холодного газодинамического напыления (ХГН). Принципиальное отличие алюминиевых ХГН покрытий от газотермических заключается в возможности образования прочного слоя металлических частиц на подложке в условиях пониженного теплового воздействия, то есть при температуре ≤ 500 K. Установлено, что формируется достаточно плотное, малопористое покрытие, прочно сцепленное с основным металлом. Показано, что адгезионная прочность слабо зависит от толщины покрытия, так как в поверхностных слоях образуются сжимающие напряжения. Предложена качественная модель формирования покрытий.

Проведены измерения амплитудно-фазовых характеристик электромагнитного поля высокочастотного факельного разряда, горящего в воздухе и аргоне. На основе экспериментально полученных радиальных распределений радиальной компоненты электрического поля проведено определение величины волнового числа электромагнитной волны, распространяющейся в воздушной плазме высокочастотного факельного разряда. Рассчитано осевое распределение радиальной компоненты электрического поля на основе модели канала факельного разряда в виде электрической линии конечной длины.

По результатам расчетов предполагается возможность реализации дугового разряда на коаксиальных катодах. Подобный разряд можно нагружать сравнительно большой силой тока, что позволит увеличить его тепловое воздействие на обрабатываемое изделие.

Разработана методика построения быстродействующих математических моделей теплофикационных турбоустановок, использование которых позволяет проводить оперативную оптимизацию режимов работы крупных промышленно-отопительных ТЭЦ. Предложены подходы к идентификации математических моделей паровых турбоустановок по результатам замеров их параметров. Представлен пример идентификации параметров паровой турбоустановки Т-100/120-130. На основе оптимизационных расчетов режимов работы промышленно-отопительной ТЭЦ построена ее эквивалентная энергетическая характеристика при заданной тепловой нагрузке внешних потребителей.