Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2011 номер 1

В статье рассматривается оптический бесконтактный метод измерения размеров капель в сечении потока, в основе которого лежит интерференция света на капле. Проведен анализ распределения рассеянного частицей света для различных конфигураций измерительной системы с использованием теории Ми и приближения геометрической оптики. Определены базовые погрешности измерения и динамический диапазон. Продемонстрирована возможность проведения измерений с установкой камеры под углом 90º к плоскости лазерного ножа, что упрощает калибровку установки и выравнивает характеристики по полю изображения. Предложена процедура калибровки измерительной системы и набор алгоритмов для обработки данных. Предложенные подходы применены для измерения характеристик газокапельной струи.

На основе представлений о взаимопроникающих разноскоростных и разнотемпературных континуальных средах сформулирована двумерная физико-математическая модель движения и тепломассообмена парогазовой смеси с каплями жидкости переменной массы в оросительных форсуночных камерах при высоких влагосодержаниях, а также проведен анализ этой модели.

Проведены исследования распространения акустических волн в нанодисперсных порошках и движения порошков под действием акустики. Исследования выполнены в горизонтальной трубе с помощью визуализации и термоанемометрического метода.

Методом измерения времени жизни и непрерывного сброса давления исследована кинетика спонтанной кавитации в перегретом жидком аргоне в слабых ультразвуковых полях. Показано, что акустическая кавитация может протекать как по механизму гомогенного зарождения паровой фазы, так и путем «раскачки» паровых пузырьков, порождаемых частицами высокой энергии или действием других инициирующих факторов. Пороги акустической кавитации удовлетворительно описываются теорией гомогенного зародышеобразования.

Представлены результаты экспериментального исследования пузырькового газожидкостного течения в вертикальном кольцевом канале. Электрохимическим методом проведено измерение среднего и пульсационного напряжений трения на обеих стенках канала и распределения локального газосодержания. Показано, что с ростом расходного газосодержания происходит значительное возрастание величины напряжения трения на стенках, причем этот эффект становится сильнее при уменьшении расходной скорости жидкости. Присутствие газовой фазы оказывает более существенное влияние на напряжение трения на внутренней стенке. Относительная интенсивность пульсаций трения одинаково возрастает на обеих стенках канала.

Представлены лабораторные образцы малоразмерных энергопреобразующих устройств, использующих термоэлектрические методы конверсии тепла, источником которого служит диффузионное микропламя. Экспериментально изучены процессы горения, энергопреобразования и охлаждения в предложенных системах. Показана относительно высокая эффективность энергопреобразования исследуемых систем (0,8 % при вырабатываемой электрической мощности 130 мВт), соответствующая существующему мировому уровню для подобных устройств. Преимуществом предлагаемых энергогенераторов является отсутствие системы принудительного охлаждения и катализаторов, простота сборки и использование доступных материалов и компонентов. На основании результатов исследований определены возможные пути дальнейшего усовершенствования тестовых образцов с целью повышения эффективности энергопреобразования.

Изучено влияние способа нанесения царапин, главным образом посредством обработки контактных поверхностей изготавливаемого сенсора наждачной бумагой или лезвием скальпеля, на характеристики термосенсоров. Описана методика динамической калибровки термосенсоров в ударной трубе, которая использовалась для оценки их теплового произведения. Согласно нашим данным, величина теплового произведения конкретного типа сенсора зависит от числа Маха, от способа нанесения царапин на контактные поверхности сенсора, от места расположения термопарного перехода, а также от энтальпийных условий. Показано, что использование различных способов нанесения царапин на контактные поверхности обычно приводит к различным значениям величины теплового произведения сенсоров. Использованная экспериментальная процедура дает полезные с практической точки зрения данные о величине теплового произведения сенсоров; эти данные могут быть использованы для измерения нестационарных тепловых потоков в гиперзвуковых условиях.

Экспериментально подтверждена возможность применения термоанемометрического метода для измерения пульсаций в условиях низких давлений и малых скоростей потока газа, когда среда уже не может рассматриваться как сплошная. Использование индивидуальных тарировок в рабочих условиях позволяет применять стандартную методику определения коэффициентов чувствительности проволочных датчиков термоанемометра. Для учета влияния числа Кнудсена и, возможно, других параметров в законе теплообмена, представляемого в виде критериальной зависимости числа Нуссельта от числа Рейнольдса, необходимы специальные дополнительные исследования. Выполнены термоанемометрические измерения распределения средних скоростей и их пульсаций в проточной части электроразрядного CO₂ лазера. Показано, что уровень пульсаций скорости в окрестности анода высок, что является следствием образования в плоскости симметрии зоны взаимодействия потоков от двух вращающихся в противоположных направлениях вентиляторов. Установка детурбулизирующей сетки между вентилятором и разрядным промежутком позволяет снизить интенсивность пульсаций до приемлемого уровня. Установлено, что при обтекании катода в следе за ним формируется вихревая дорожка с высокой интенсивностью пульсаций, влияние которых заметно в значительной части разрядного промежутка. Однако уровень пульсаций в самом промежутке не превосходит допустимых значений.

Проведено исследование различных моделей турбулентности в приложении к расчету закрученных течений. Использовались дифференциальные модели турбулентной вязкости, учитывающие кривизну линий тока, а также метод моделирования отсоединенных вихрей. Рассмотрены слабо- и сильнозакрученные течения на примере концентрированного вихря в трубе, закрученного течения в диффузоре и распада вихря после внезапного расширения. RANS модели с поправкой на закрутку потока хорошо воспроизвели экспериментальные данные для слабозакрученных течений. В случае сильнозакрученных течений для корректного моделирования потребовалось использовать метод моделирования отсоединенных вихрей.

Рассмотрено построение сверхзвуковых трехмерных воздухозаборников с использованием V-образных тел, формирующих плоское течение с начальным косым скачком уплотнения и последующей изоэнтропической волной сжатия. Такое течение представляется привлекательным в связи с возможностью получения высоких уровней сжатия потока на внешнем участке с малыми потерями полного давления. На основе уравнений Эйлера проведены численные расчеты течения около построенных конфигураций на различных режимах обтекания, выявлена структура этих течений, определены аэродинамические характеристики воздухозаборников. Исследование проведено в диапазоне сверхзвуковых скоростей, соответствующих числам Маха набегающего потока М_∞ = 1,8−2,5.

В дозвуковой аэродинамической трубе исследован отклик ламинарного отрывного течения за двумерным уступом на продольно обтекаемой пластине к стационарным возмущениям потока. Их источниками служат элементы неровности поверхности экспериментальной модели, расположенные вблизи линии отрыва. При сопоставлении полученных результатов с аналогичными данными предыдущих работ для других периодических систем элементов выявлены закономерности генерации стационарных возмущений, подверженных немодовому нарастанию в отрывной зоне.

Проведен численный анализ турбулентных режимов естественной конвекции в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными стенками конечной толщины при наличии локально сосредоточенного источника тепла в условиях лучисто-конвективного теплообмена с окружающей средой на одной из внешних границ. Математическая модель построена на основе уравнений Рейнольдса в безразмерных переменных функция тока−вектор завихренности скорости−температура. Особое внимание уделялось исследованию влияния числа Грасгофа фактора нестационарности и относительного коэффициента теплопроводности как на локальные, так и на интегральные характеристики задачи.

Проведены экспериментальные исследования структуры, взаимной диффузии и динамической вязкости для расплава эвтектического состава системы Sn−Pb в широком температурном интервале. На основании полученных данных о положении и форме первого максимума структурного фактора в рамках модели жестких сфер определены значения коэффициента упаковки и диаметр сфер для расплава при температурах 470 и 570 K. С помощью соотношений, вытекающих из модели жестких сфер, выполнен расчет коэффициентов динамической вязкости и взаимной диффузии для жидкого сплава. Кроме того, температурная зависимость динамической вязкости рассчитана с использованием термодинамического приближения Козлова−Романова−Петрова. Проведено сопоставление расчетных значений свойств с экспериментальными данными.

Представлены результаты экспериментального исследования зависимости термоградиентного коэффициента от влажности пористых материалов. Полученные экспериментальные данные использованы для оценки влияния термовлагопроводности на перенос тепла.

Предложены модели теплопроводности ортогонально армированной трубками среды со связующим, дисперсно-упрочненным полыми включениями, без учета и с учетом времени релаксации материалов фаз композиции. Для предельного случая вырождения трубок в сплошные волокна проведено сравнение расчетных значений эффективных коэффициентов теплопроводности однонаправлено и перекрестно армированных композитов с экспериментальными данными. Показано удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных значений этих величин.

Стационарным методом коаксиальных цилиндров исследована теплопроводность хладона 507А в газовом состоянии в области температур 315 ÷ 425 K и давлений 0,105 ÷1,855 МПа. Оцениваемые величины погрешностей измерения температуры, давления и теплопроводности составляют, соответственно, ± 0,05 K, ± 3,75 кПа и ± 1,5 − 2,5 %. Получена аппроксимационная зависимость для теплопроводности во всем исследованном интервале температур и давлений. Проведено сопоставление результатов с имеющимися в литературе данными.

16 января 2011 года исполнилось 80 лет
доктору технических наук, заслуженному
деятелю науки РФ, лауреату премии Совета
Министров СССР, профессору Анатолию
Михайловичу Харитонову.

30 декабря 2010 года исполнилось 75 лет
доктору технических наук, заслуженному
деятелю науки РФ, лауреату
Государственной премии СССР и премии
Совета Министров СССР, профессору
Владимиру Константиновичу Баеву.