Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2019 номер 4

В работе представлены результаты экспериментального исследования возможности управления трансзвуковым бафтингом на прямом крыле с помощью плазменных вихрегенераторов. Воздействие разработанного устройства на течение заключается в создании продольного вихря в пограничном слое в результате асимметричного подвода энергии у поверхности миниатюрного вертикального ребра. Эксперименты выполнены с использованием модели крыла, имеющей сверхкритический профиль, в диапазоне чисел Маха набегающего потока 0,73÷0,78 и чисел Рейнольдса Re = (2,64÷2,8)×10⁶. Экспериментальные данные, полученные с помощью метода высокоскоростной шлирен-визуализации и измерений распределения давления в следе за моделью, показывают, что используемый метод управления позволяет воздействовать как на средние характеристики течения, так и на характеристики колебаний ударной волны.

Работа посвящена численному моделированию сверхзвукового плоского слоя смешения многокомпонентных газов с вдувом частиц на границе раздела потоков. Предложен алгоритм решения системы уравнений Навье-Стокса для газовой фазы и системы обыкновенных дифференциальных уравнений для твердых частиц на основе эйлерово-лагранжевого представления. Предполагается, что турбулентное течение является квазидвумерным, и исходная система решается с использованием двумерного DNS-подхода без привлечения дополнительных замыкающих моделей турбулентности. Проведено детальное изучение влияния газовой фазы, в частности, входных чисел Маха и точек впрыска частиц, на закономерности распределения частиц и захват их когерентными структурами. Обнаружено усиливающее влияние центробежной силы на дисперсию частиц с увеличением конвективного числа Маха. Установлено квазиравновесное состояние с газовым потоком частиц малых размеров.

Описан лабораторный стенд с регенеративным воздухоподогревателем, автоматизированной системой управления и измерения параметров воздушных потоков и насадки, предназначенный для исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин в нестационарных условиях при разной длительности периодов. Представлены методика измерения нестационарной температуры потоков холодного и горячего теплоносителей с учетом инерционности термопар и методика измерения коэффициента теплоотдачи пластин. Показаны изменения во времени текущих значений числа Нуссельта и тепловой нагрузки, передаваемой насадкой, за отдельные периоды. Полученные в опытах с пакетами пластин из разных материалов и толщин значения среднего за период числа Нуссельта обобщены критериальным уравнением, удобным для инженерных расчетов регенеративных воздухоподогревателей с листовыми насадками различных типов.

Представлены результаты экспериментального исследования распределения статического давления и теплообмена в отрывном течении за обратным уступом при наличии вихрегенераторов. Генераторы продольных вихрей (табы) представляют собой выступы прямоугольной формы, размер которых, шаг между ними и местоположение в экспериментах варьировались. Результаты экспериментов сравнивались с двумя предельными случаями: в первом рассматривался гладкий уступ в отсутствие табов, во втором ¾ промежуток между табами отсутствовал и преграда представляла собой сплошное ребро. Наибольшее влияние на течение и теплообмен табы оказывают в рециркуляционной зоне, непосредственно примыкающей к основанию уступа. Табы, установленные на краю уступа, значительно сокращают координату максимального значения числа Нуссельта, что и обуславливает эффект интенсификации локальной и средней теплоотдачи.

Представлены результаты экспериментального исследования теплоотдачи пульсирующего потока воздуха в отрывной области за обратным уступом. Получены данные по распределениям коэффициента теплоотдачи. Установлено, что на расстоянии более десяти высот уступа от его кромки коэффициент теплоотдачи под влиянием вынужденных пульсаций потока находится в пределах ± 10 % от стационарного уровня. По направлению к уступу интенсификация теплоотдачи относительно стационарных режимов растет. Непосредственно за кромкой отрыва пульсации потока приводят к локальной интенсификации теплообмена до двукратного уровня и выше. При этом в целом в отрывной зоне за уступом интенсификация теплоотдачи достигала максимума (70 %) при числе Струхаля Sh ~ 1.

В статье представлено экспериментальное исследование и численное моделирование характеристик теплопереноса для нового типа ребер с пересекающимися перфорациями. Сопряженные уравнения описывают динамику турбулентного течения и теплопередачу вокруг и внутри ребер и решаются с использованием программы, реализующей метод конечных объемов. Решение представлено для ребер с двумя типами перфораций: круглой и квадратной, число Рейнольдса по длине ребра изменяется в интервале от 2×10⁴ до 4×10⁴. Результаты численного моделирования воспроизводят картину течения и теплопереноса для каждой конфигурации ребра. Для проверки адекватности числовой модели выполняется сравнение для сплошных и перфорированных ребер, при этом наблюдаются приемлемые закономерности теплообмена. Также проведена серия измерений для моделей перфорированного ребра с одним продольным (по направлению течения) и одним поперечным отверстиями. Показано, что из всех протестированных конфигураций вариант ребра с одной продольной и тремя поперечными перфорациями обладает лучшими характеристиками теплообмена. Кроме того, установлено, что перфорация круглой формы эффективнее квадратной перфорации для регулирования как теплообмена, так и перепада давления.

Представлены результаты экспериментальных исследований теплоотдачи и структуры течения в межтрубном пространстве коридорного и шахматного пучков труб (цилиндров) в пульсирующем внешнем потоке. Для двух значений относительного шага расположения цилиндров в пучке проведены измерения средней теплоотдачи цилиндра, а также распределений компонент скорости потока и их среднеквадратичных пульсаций в межтрубном пространстве. Установлено, что изменение теплоотдачи цилиндра в пучке в условиях вынужденной нестационарности потока хорошо коррелируют с уровнем энергии пульсаций скорости в следе цилиндра. Показана возможность интенсификации теплоотдачи пучка цилиндров при помощи вынужденных колебаний потока.

Определение теплофизических свойств гидрофторуглеродов, особенно теплопроводности, является важной задачей. В настоящей работе исследуется потенциал модели искусственной нейронной сети для установления теплопроводности гидрофторуглеродов в диапазонах 169,87-533,02 K, 0,047-68,201 МПа и 0,0089 - 0,1984 Вт/(м×K) температур, давлений и теплопроводности соответственно одиннадцати систем, включающих три различные категории, состоящие из пяти чистых систем (R32, R125, R134a, R152a, R143a), четырех бинарных смесей (R32 + R125, R32 + R134a, R125 + R134a, R125 + R143a) и двух троичных смесей (R32 + R125 + R134a, R125 + R134a + R143a). Каждой из них соответствовало 1817, 794 и 616 точек данных. Использование этих 3227 точек данных для жидкости и пара при различных температурах и давлениях позволило обучить, верифицировать и протестировать рассматриваемую модель. Исследование показало, что модели искусственной нейронной сети представляют хорошую альтернативу существующим моделям для оценки с удовлетворительной точностью теплопроводности различных систем хладагентов. Предсказанный с приемлемым уровнем точности с использованием искусственной нейронной сети квадрат коэффициента корреляции теплопроводности составил R ² = 0,998 при RMSE = 0,0035 и AAD = 0,002 %. Результаты применения модели обученной нейросети к тестовым данным показывают, что метод обладает весьма высокой способностью предсказания.

Представлены результаты дилатометрического исследования термического коэффициента линейного расширения поликристаллического самария в интервале температур 110-1050 K. Получены температурные зависимости и рассчитаны справочные таблицы рекомендуемых значений термических свойств для интервала 110-1900 K его твердого и жидкого состояний. Установлен характер изменения термического коэффициента линейного расширения в областях фазовых превращений первого и второго родов. Определены критические индексы термического коэффициента линейного расширения в точке Нееля.

Представлены способы расчета движения расплава по поверхности ТВЭЛа в условиях аварии. Расчет выполнен с использованием полуаналитических методов для случая движения под действием силы тяжести и трения с потоком пара теплоносителя. Представлены результаты расчетов движения расплава при различных начальных условиях. Особое внимание уделено влиянию сил поверхностного натяжения на границе расплав- твердая подложка.

В работе представлены результаты исследования горения пропана в среде аргона, диоксида углерода и водяного пара в условиях недостатка О₂ и высокой плотности реагентов при их равномерном нагреве до 620 K. Исходя из временных зависимостей температуры реакционных смесей определена температура самовоспламенения пропана. Установлено, что окисление пропана в среде Ar и Н₂О протекает по механизму цепно-теплового взрыва. Результаты масс-спектрометрического анализа показали, что окисление в среде СО₂ характеризуется наименьшей степенью превращения пропана. Также установлено, что при низкой плотности водяного пара окисление пропана сопровождается высоким выходом Н₂. В статье обсуждаются механизмы участия молекул СО₂ и Н₂О в окислении пропана.

Представлены экспериментальные результаты исследований генерации импульсов силы и пульсаций пузыря на плоской тяговой стенке диаметром 100 мм при сжигании зарядов стехиометрической пропан-кислородной смеси. Показано, что для одинаковых газовых зарядов параметры тяги при сжигании газа на плоской стенке имеют качественные и количественные преимущества по сравнению со сжиганием газов в цилиндрических стволах. Амплитуда тяговой силы увеличивается за счет увеличения контактной поверхности пузыря с тяговой стенкой. Период пульсаций пузыря уменьшается по сравнению с периодами пульсаций пузыря в цилиндрических стволах и приближенно соответствует закону Релея-Виллиса. За счет уменьшения периодов пульсаций пузыря могут обеспечиваться условия увеличения средних значений тяги для импульсно-циклических режимов сжигания газовых зарядов в воде.

Методом ультразвукового интерферометра в интервале температур от 293 до 373 K и при давлениях от 0,08 до 0,97 МПа исследована скорость звука газообразного смесевого хладагента R-134a (57,24 масс. %) R-227ea (42,76 масс. %). Погрешности измерения температуры, давления и скорости звука составили соответственно ±20 мK, ±4 кПа и ± (0,20-0,35) %. Получены аппроксимационные зависимости скорости звука на пяти изотермах и проведено сопоставление экспериментальных данных с расчетами по программе REFPROP.

В статье представлены результаты экспериментального исследования особенностей динамики парообразования при кипении воды при субатмосферных давлениях до 8,8 кПа. Использование в работе прозрачного нагревателя и высокоскоростных видеосъемки и ИК-термографии позволило проанализировать влияние давления на динамику паровых пузырей, эволюцию сухих пятен, а также на температурный напор закипания. Показано, что уменьшение давления при заданной плотности теплового потока приводит к существенному увеличению числа Якоба в момент активации центра парообразования и скорости роста паровых пузырей. Обнаружено, что кривая скорости роста сухих пятен имеет нелинейную зависимость от давления в диапазоне 8,8-103 кПа. При этом минимальное значение скорости роста сухих пятен наблюдается при давлении 42 кПа.

5 августа 2019 года исполнилось 75 лет Заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Виктору Ивановичу Терехову.