Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2006 номер 4

Изложены основные вехи жизненного пути Главного конструктора ракентно-космических систем С.П. Королева (12.01.1907-14.01.1966), приведены сведения о разработанных под его руководством боевых ракетных комплексах первого поколения Р-1, Р-2, Р-5, Р-11, Р-7 и Р-9, ракетах-носителях “Спутник”, “Луна”, “Молния”, “Восток”, “Союз” и Н-1, а также космических аппаратах различного назначения. Рассмотрен вклад С.П. Королева в развитие ракетной техники и космонавтики, упомянуты причины неудач СССР в “лунной гонке” с США.

Представлены результаты испытаний в новой гиперзвуковой аэродинамической трубе адиабатического сжатия АТ-303 ИТПМ СО РАН модели гиперболоид вращения с юбкой при М_∞ = 10 и15 в широком диапазоне чисел Рейнольдса.
Распределения давлений и тепловых потоков по длине модели сравниваются с данными, ранее полученными в различных европейских гиперзвуковых аэродинамических трубах (Longshot – Бельгия, HEG – Германия), и с результатами численных расчетов. Показано удовлетворительное качественное согласование результатов измерений коэффициентов давлений и тепловых потоков в безотрывной области течения. Обсуждаются причины расхождения результатов, которые проявляются в измерениях области отрыва и присоединения потока.
Демонстрируется существенное влияние эффектов вязкости на характеристики обтекания модели и особенно – на распределение тепловых потоков, что подтверждает важность моделирования натурных чисел Рейнольдса при испытаниях в аэродинамических трубах моделей ВКС (воздушно-косми-ческий самолет).

Экспериментально исследовано лобовое сопротивление осесимметричного тела вращения при номинально безградиентном его обтекании несжимаемым потоком в условиях воздействия устройств разрушения вихрей (УРВ). Показано, что использование в пограничном слое УРВ дает возможность уменьшить полное сопротивление тела вращения в сравнении с соответствующим значением для исходной конфигурации примерно на 1,75 %. Установлено, что увеличение хорды одноэлементных устройств и высоты их установки в пограничном слое приводит к постепенному ослаблению эффективности УРВ и последующему росту полного сопротивления в сравнении с исходной конфигурацией.

Исследован процесс перехода от ламинарного режима течения к турбулентному в пограничном слое крыла малого удлинения. Выполнены эксперименты, в которых определена структура течения, его средние во времени и пульсационные характеристики. Проведен анализ линейной устойчивости измеренных профилей скорости ламинарного течения. Результаты расчетов, полученные в приближении локальной параллельности потока, хорошо предсказывают развитие возмущений на начальной стадии перехода к турбулентности.

Решается двумерная краевая задача течения нестационарного несжимаемого вязкого газа, движущегося за поршнем в «длинном» прямоугольном патрубке. Для двух компонент скорости с уточняющим полиномом конструируется аналитическое решение, которое после подстановки в определяющую систему уравнений сводится к системе нелинейных алгебраических уравнений. В силу единственности решения исследуемой краевой задачи, по полученным значениям констант уточняющего полинома для каждой точки внутрипатрубкового пространства находится единственное решение для компонент скорости в аналитическом виде.

Предложена математическая модель для описания лазерной абляции металлов в вакууме под действием наносекундных импульсов лазерного излучения умеренной интенсивности с учетом процессов образования и распада кластеров в испаренном облаке пара. Для описания поглощения лазерного излучения и нагрева металла используется тепловая модель на базе нестационарного одномерного уравнения теплопроводности с объемным тепловым источником, а для моделирования разлета пара и процессов образования кластеров – метод статистического моделирования. Эффективность применения предложенной комплексной модели рассмотрена на примере моделирования импульсной лазерной абляции ниобиевой мишени.

Публикация является продолжением работ, посвященных проблемам гетерогенных технологий. Изучается вопрос параметров, определяющих переход от эрозии поверхности к напылению частиц на нее. В частности, экспериментально исследуется влияние температуры сверхзвукового гетерогенного потока (температуры несущего газа и температуры содержащихся в нем частиц), взаимодействующего с обтекаемой преградой, на возможность реализации разрушения поверхности преграды или напыления частиц на эту поверхность.

Приведены результаты экспериментального исследования распределения температуры на поверхности теплообменника сложной формы типа “набивки Френкеля”. Измерения выполнены при течении воздуха между двумя гофрированными пластинами с гофрами треугольного сечения, направленными под углом 90° друг к другу. Измерения проведены с помощью микротермопар, наклеенных на наружной поверхности нагревателя. Анализируется влияние точек контакта, числа Рейнольдса и зазора между гофрированными пластинами на распределение температуры по поверхности теплообменника при турбулентном режиме течения воздуха. Основное внимание уделено распределению температуры на поверхности нагрева в элементарной ячейке. Проведенные исследования показали незначительное влияние точек контакта и зазора на вид распределения температуры по периметру нагреваемой ячейки.

Проведены экспериментальные исследования температурного режима стенки при до- и сверхкритических давлениях воды в трубах с турбулизаторами, а также сравнение их с аналогичными данными, полученными в гладкой трубе. Выявлено увеличение теплоотдачи в турбулизирующей трубе при однофазном и двухфазном потоках воды. Получены корреляционные зависимости для определения коэффициента теплоотдачи в однофазном потоке в трубе с турбулизаторами.

Представлена математическая модель нестационарного сопряженного конвективно-кондуктив-ного теплопереноса в замкнутом объеме с локальными источниками тепловыделения в условиях конвективно-радиационного теплообмена на одной из внешних граней области решения. Проведен численный анализ режима термогравитационной конвекции для умеренных значений числа Грасгофа. Получены характерные поля температуры и скорости, а также представлено сравнение полей искомых величин плоской и пространственной моделей по одному из типичных сечений области решения.

Методом просвечивания образцов узким пучком монохроматического гамма-излучения исследована плотность водных растворов бромида лития на линии насыщения от температуры ликвидус до 250 °C на пяти образцах с начальной концентрацией 30,927; 39,706; 50,936; 59,322; 65,148 масс. % LiBr. Погрешности измерения температуры и плотности составили ±0,02÷0,05 °C и ±0,05 % соответственно. Получены аппроксимирующие уравнения и таблицы справочных данных для температурной и концентрационной зависимости плотности. Проведено сопоставление результатов измерений с известными литературными данными.

Представлены новые обобщенные формулы для получения расчетных значений теплопроводности водных растворов бинарных и многокомпонентных неорганических веществ при высоких параметрах состояния. Получены новые расчетные значения теплопроводности водных растворов солей в интервалах температур 293-473 K, концентраций 0-25 масс. % и давления Р_s – 100 МПа.

Описана экспериментальная установка и приведены результаты измерений среднего времени ожидания вскипания перегретого н-гексана в жестких структурах из порошкообразных активированного угля, целлюлозы и силикагеля в зависимости от температуры при атмосферном давлении. Измерениям предшествовала “приработка” ячейки с наполнителем, состоящая для разных наполнителей от 600 до 1000 вскипаний. Предложен новый способ анализа “приработки”, который заключается в сравнении усредненного потока (частоты) зародышеобразования по времени, полученного из обработки экспериментальных данных, с частотой зародышеобразования, рассчитанной из экспоненциального распределения. К концу “приработки” для силикагеля средний эмпирический поток уменьшается в 4 раза относительно экспоненциального. Для активированного угля и целлюлозы указанные потоки отличаются друг от друга на 20 %. При этом эмпирический поток всегда оказывается нестационарным. Для н-гексана в изучаемых системах граница перегрева составляет T_n /T_кр @ 0,874, против T_n /T_кр @ 0,883 для н-пентана в системах с наполнителями в виде порошка никеля, спеченного пористого никеля с размером гранул 1,5 и 5,0 мкм и в присутствии гладкой медной пластинки. Средние времена ожидания вскипания н-гексана при низких приведенных температурах также оказываются существенно ниже, чем у н-пентана. Времена ожидания очень близки у всех систем в области температур T_n /T_кр @ 0,860÷0,874 (плато). Таким образом, уменьшение количества перегреваемой жидкости и дробление ее на малые жидкостные элементы не приводят к увеличению времени жизни жидкости в состоянии перегрева и температуры ее достижимого перегрева, как можно было бы ожидать на основании классической теории гомогенного зародышеобразования.

Представлены результаты расчета стационарной дуги с кольцевой привязкой на торце сплошного цилиндрического катода; рассматривается влияние внешних параметров разряда на характеристики дуговой плазмы и тепловое состояние анода.

Исследована возможность эффективного применения плазменной технологи для вскрытия молибденового сульфидного концентрата – молибденита. Проведен термодинамический анализ сначала модельной системы MoS₂-N₂, а затем реального концентрата. Показано, что в случае реальной системы, содержащей значительное количество углерода (~26 %), разложение исходного сырья идет через образование тугоплавкого карбида молибдена Мо₃С₂. Экспериментально подтверждена правильность термодинамического расчета. Показано, что в найденных экспериментальных условиях достижима стопроцентная декомпозиция сульфида молибдена. Разработанная технология позволяет предотвращать унос сопутствующих молибдену редкоземельных металлов.

Представлены результаты экспериментальных исследований динамики воспламенения пропано-воздушных смесей импульсно-периодическим лазерным излучением. Рассмотрено воспламенение гомогенного потока, истекающего в свободную атмосферу. Проведен сравнительный анализ экспериментальных данных с рассчитанными задержками воспламенения для покоящейся среды.