Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2024 номер 1

В модельном эксперименте исследован процесс взаимодействия внешнего искусственного возмущения с передней кромкой модели прямого крыла. Получены характеристики и особенности развития возмущений пограничного слоя, генерируемых в результате взаимодействия внешних возмущений и затупленной передней кромки модели крыла. Исследования выполнены в дозвуковой малотурбулентной аэродинамической трубе с использованием термоанемометрического метода регистрации возмущений. Показано, что генерируемые в набегающем потоке локализованные возмущения порождают в пограничном слое прямого крыла продольные полосчатые структуры. На границах (фронтах) продольных структур возникают высокочастотные волновые пакеты-предвестники. Исследована динамика развития волновых пакетов и локализованных продольных структур в пограничном слое над профилем крыла в градиентном течении.

Представлены результаты экспериментальных измерений для оценки корреляционных характеристик возмущений пограничного слоя плоской пластины с острой передней кромкой и пульсаций набегающего потока в случаях естественных пульсаций и при воздействии на переднюю кромку N-волны для числа Маха 2. Цифровым методом получены параметры взаимной корреляции сигналов от двух термоанемометров постоянного сопротивления. Определены частотные диапазоны, в пределах которых имеется взаимосвязь пульсаций массового расхода, измеряемого датчиками.

Измерения температуры газа на уровне внутренней стенки труб Ранка с квадратным и круглым поперечными сечениями при вариации доли холодного расхода для обеих труб показали наличие трех характерных зон роста температуры, которые не изменяются в широком диапазоне доли холодного расхода. Эти зоны характерны для анализа течения в вихревой трубе в рамках концепции кризиса течения.

Проведены исследования течения вблизи источника контролируемых гармонических нестационарных возмущений газовой среды, который может быть использован для генерации вихрей Гёртлера в сжимаемом пограничном слое. Источник имел плоскую поверхность с линейно расположенными цилиндрическими каналами, ведущими поочередно к двум полостям переменного объема. Рассмотрены различные конфигурации источника: с отдельными выходными отверстиями каналов и с щелевым отверстием над ними. Проведено численное моделирование в пакете Solid Works Flow Simulation, а также экспериментальное измерение скорости газа PIV-методом. Показано, что разработанный источник позволяет создавать периодические возмущения скорости вблизи поверхности амплитудой до 2 м/с при частоте 1 кГц. Формы профилей нормальной к поверхности скорости вдоль источника близки к синусоидальным как во времени, так и по пространству.

В статье рассматривается метод панорамного измерения температуры, основанный на регистрации флуоресценции тонкостенных покрытий на внутренней поверхности модели летательного аппарата и позволяющий проводить исследования в оптически загрязненных потоках высокоэнтальпийных установок кратковременного действия. Восстановление температуры и тепловых потоков на поверхности аэродинамической модели проводится на основе сочетания измеренной температуры и численного решения сопряженной задачи обтекания летательного аппарата. Практическая реализация предложенного метода осуществлена в потоке импульсной аэродинамической трубы ИТПМ СО РАН.

В статье представлены результаты исследования течения воздуха в сужающемся канале с горячей нижней стенкой при заданном постоянном тепловом потоке или заданной постоянной температуре стенки. Численное моделирование проводилось в пакете OpenFOAM с применением k-ω -SST-модели турбулентности. Верификация результатов моделирования продемонстрировала хорошее совпадение расчетных данных с профилями скорости и теплового числа Стантона, полученными в эксперименте. Данное исследование показало, что увеличение температуры стенки сужающегося канала приводит к возникновению эффекта прострела продольной скорости, подавлению турбулентности и снижению коэффициента трения и теплового числа Стантона. В отличие от безградиентного течения в сужающемся канале тип тепловых граничных условий оказывает заметное влияние на трение и теплообмен.

Представлено численное моделирование недорасширенной сверхзвуковой струи, истекающей из круглого сопла, выполненное в трехмерной постановке с помощью двух различных подходов: решения уравнений Навье - Стокса и прямого статистического моделирования. В обоих случаях за диском Маха в первой бочке струи возникала зона возвратного течения. Таким образом, данное явление, наблюдавшееся ранее в осесимметричных расчетах, не может быть объяснено неточностями аппроксимации этих уравнений вблизи оси симметрии.

Впервые проведено исследование влияния продольных (угол ориентации φ = 0) слотов (канавок) с разной глубиной h (число Рейнольдса Re_h = 0 - 2000) на устойчивость сверхзвукового (М = 2) пограничного слоя на плоской пластине к естественным возмущениям первой вихревой моды неустойчивости, которая определяет ламинарно-турбулентный переход. Получено, что такие возмущения можно стабилизировать продольно расположенными слотами малой глубины (Re_h < 2000), причем наибольшая стабилизация будет при числе Рейнольдса по глубине слотов Re_h ≈ 1000.

Работа посвящена вопросам изучения случайно-статистических процессов в двухфазных течениях. Задачей настоящего исследования является получение новых расчетно-экспериментальных данных о влиянии заранее неопределенных факторов на траектории движения частиц, их сегрегацию и формирование локально-непрерывного поля расходонапряженности дисперсной фазы в сверхзвуковых турбулентных двухфазных потоках. Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования особенностей течения двухфазного сверхзвукового потока. Разработан новый метод экспериментального исследования влияния случайно-статистических факторов на распределение частиц в высокоскоростном несущем потоке. Физическая основа предлагаемого эксперимента заключается в индикации расходонапряженности дисперсной фазы посредством адгезии частиц на преграду, установленную в потоке. С целью анализа сегрегации дисперсной фазы в потоке применен подход дискретно-непрерывного преобразования индивидуальных траекторий частиц в локально-непрерывное поле расходонапряженности потока дисперсной фазы. Определены значения эмпирических коэффициентов, являющихся следствием влияния случайно-статистических факторов на движение дисперсных частиц в двухфазном потоке. Полученные расчетно-экспериментальные данные вносят уточнение в прогнозирование распределения и сегрегации частиц дисперсной фазы размером 15÷40 мкм в сверхзвуковом несущем потоке.

В статье представлены результаты численного исследования сверхзвуковых течений, возникающих в каналах квадратного поперечного сечения. Рассмотрены конфигурации, состоящие из сужающегося входного участка, образованного четырьмя клиньями сжатия, расположенными под прямым углом друг к другу, и последующего канала постоянного поперечного сечения. Исходные скачки уплотнения, образующиеся на носовых клиньях сжатия, попарно пересекаются между собой в двугранных углах конфигурации вдоль стреловидных линий, и далее вниз по потоку образуется сложная система отраженных и последующих взаимодействующих скачков уплотнения общего трехмерного положения. Данные получены в сверхзвуковом диапазоне чисел Маха набегающего потока М = 2 - 4 и при углах клиньев сжатия 3° и 8° в условиях течения как с регулярным, так и с нерегулярным взаимодействием исходных скачков уплотнения в двугранных углах конфигурации.

Выполнены измерения пульсаций полного давления в слое смешения сверхзвуковой, сильно недорасширенной струи. Полученное давление преобразовывалось в продольную скорость, это позволило определить основные характеристики слоя: его расширение и толщину, продольный и поперечный размеры возмущений, интенсивность и спектральный состав турбулентности. Рассматриваемый слой находился в состоянии насыщения, при этом в нем реализовывался широкий спектр возмущений. Измеренное расширение слоя оказалось вчетверо выше рассчитанного по статистически обобщенной методике. Интенсивность возмущений продольной компоненты скорости определялась в рассматриваемом слое двумя группами возмущений - низкочастотными и высокочастотными - с примерно равными вкладами. Из анализа результатов измерений следует, что перенос массы поперек слоя обратно пропорционален длинам вихрей, в верхней части диапазона частот интенсивных возмущений он кратно выше. Большой поперечный перенос массы обуславливает интенсивное смешение и быстрое расширение слоя.

Показано, что передача вибрации и пульсаций давления рабочей среды через виброизолирующие развязки трубопроводов различных установок может увеличиваться на 2 - 3 порядка с ростом частоты колебаний и при наличии несжимаемой рабочей жидкости. Приведены результаты исследований физических моделей, описывающих это явление. Рассмотрены результаты экспериментального исследования пространственной трехкомпонентной широкополосной активной виброзащитной системы (АВС) гашения вибрации за виброизолирующей развязкой с жидкостью. Получены расчетные зависимости предельной эффективности рассматриваемой АВС от частоты. Показано, что хороший эффект достигается при активном гашении сил по разомкнутой схеме без обратной связи. На экспериментальном стенде при гашении по разомкнутой схеме получена эффективность активного гашения динамических сил по трем направлениям до 10 дБ и более в полосе частот от 5 до 800 Гц (более семи октав). Анализ литературы позволяет считать такой результат уникальным.

Предлагается экспериментальный способ определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) термоанемометрической системы с помощью короткоимпульсного лазерного воздействия на чувствительный элемент датчика. Продемонстрирована возможность получения АЧХ данным способом. Получены АЧХ термоанемометров постоянного сопротивления двух производителей с двумя типами датчиков: поверхностным тонкопленочным и ниточным.

В работе представлены результаты экспериментального исследования теплопереноса при натекании на вертикальную поверхность импульсного многосоплового спрея. Изучено поведение осредненного по времени и по всей теплообменной поверхности эффективного коэффициента теплоотдачи. Эксперименты проведены в режиме испарительного охлаждения при постоянной температуре теплообменной поверхности T_w = 70 °С. Длительность импульсов подачи жидкой фазы спрея τ , так же как и частота их следования F, изменялась в опытах в широких пределах - τ = 1 ÷10 мс и F = 0,25 ÷ 50 Гц. Кроме того, изучалось влияние на теплообмен скорости истечения капельной фазы за счет изменения давления перед форсунками (ΔP_L = 0,05 ÷ 0,6 МПа). Предварительные исследования показали, что сильное влияние на теплообмен при импактном натекании спрея на поверхность может оказывать спутная подача воздуха за счет турбулизации пристенного слоя и возврата капель, отраженных от поверхности. Установлено, что основным фактором, определяющим интенсивность теплообмена при натекании спрея на поверхность, является осредненная во времени массовая скорость жидкой фазы. С использованием этой величины получено обобщение опытных данных по коэффициенту теплоотдачи и параметру тепловой эффективности импульсного спрея.

В статье показана возможность применения известного класса аналитических автомодельных решений типа бегущей тепловой волны для нелинейной интегро-дифференциальной системы уравнений, описывающей перенос лучистой энергии для нестационарного, квазистационарного и регулярного режимов поведения решения. Решения строятся в декартовой геометрии для кинетической модели при специально подобранных коэффициентах поглощения и рассеяния. Приводится пример тестовой задачи для рассмотренных режимов поведения решения.

В данной обзорной работе на примере расплавов AМ-Pb и AМ-Bi (AМ - щелочной металл) кратко изложены современные представления о природе химического ближнего порядка в жидкометаллических системах с частично ионным характером межатомного взаимодействия. Проведены обобщение и анализ полученных авторами экспериментальных данных по термическим свойствам и взаимной диффузии в жидких сплавах щелочных металлов со свинцом и висмутом. Показано, что поведение этих свойств в целом согласуется с существующими простыми моделями, предполагающими наличие в расплавах ионных комплексов, которые постепенно разрушаются с ростом температуры. В то же время подтверждено, что структура полианионных комплексов в жидких системах AМ-Bi нуждается в уточнении.

Работа посвящена экспериментальному исследованию влияния многократного циклического нагружения давлением на ресурс и сорбционные характеристики композитного сорбента, гранулы которого состоят из селективно проницаемых по отношению к гелию микросфер, в качестве наполнителя и псевдобемита, в качестве пористого связующего. Для проведения исследования был спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд, позволяющий моделировать различные режимы работы газоразделительных установок в диапазоне рабочих давлений до 10 МПа. Для гранулированного композитного сорбента выполнены циклические испытания посредством нагружения давлением с контрольными измерениями сорбционной способности сорбента по отношению к гелию. Установлено, что в условиях циклического нагружения в пределах от 1000 циклов и более при давлениях до 10 МПа композитный сорбент сохраняет свою целостность и сорбционные характеристики.

В статье представлены результаты экспериментальных исследований уничтожения инфицированных медицинских материалов с помощью низкотемпературной плазмы. Показана возможность использования плазменной технологии для переработки инфицированных медицинских отходов. При плазменном уничтожении указанных материалов происходит их гарантированное биологическое обеззараживание с получением химически инертного безопасного шлака.

Статья посвящена экспериментальному исследованию теплообмена и развитию кризиса при кипении на бифильной поверхности кремния, созданной с помощью комплекса методов, включая химическое осаждение из газовой фазы и лазерное текстурирование. Показано, что использование бифильной поверхности с предложенной конфигурацией гидрофобных зон на супергидрофильном основании приводит одновременно к интенсификации теплообмена на 60 % и повышению критического теплового потока на 76 % по сравнению с немодифицированной поверхностью.

30 января 2024 года исполнилось 100 лет со дня рождения академика РАН, осно-вателя научной школы по динамике и безопасности судовых ядерных энергетических установок, сотрудника Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН (1989 - 2022), начальника Севастопольского высшего военно-морского инженер-ного училища (СВВМИУ, 1971 - 1984), вице-адмирала А.А. Саркисова (1924 - 2022),