Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представленная работа посвящена оптимизации конструкций различных летательных аппаратов, предназначенных для входа в атмосферу планет. Авторы выбрали в качестве целевой функции аэротермодинамические характеристики теплового потока и сопротивления, затем проанализировали и смоделировали влияние аэродинамического сопротивления на аппараты для входа в разреженную атмосферу планет. Для моделирования использовался основанный на методе прямого статистического моделирования Монте-Карло пакет програм SPARTA. Оптимизация осуществлялась с помощью модуля оптимизации MATLAB. В работе рассматривались два типа планетарных атмосферных условий: соответствующие Земле и Марсу. Сначала выполнялось моделирование спуска в атмосферу планет аппаратов существующих конструкций и проводилось сравнение аэротермических характеристик каждого из них, после чего конфигурация аппарата подвергалась оптимизации в соответствии с планетарными атмосферными условиями. Полученные результаты дают представление о том, как геометрические параметры аппарата отражаются на аэротермических нагрузках планетарных транспортных средств. Введение

Рассмотрена задача о ламинарной смешанной конвекции в плоском вертикальном канале при подъемном и опускном течении и нагревании жидкости, т.е. для случаев совпадения направлений свободной и вынужденной конвекции, а также их противоположных направлений. Решение системы уравнений движения, неразрывности и энергии выполнено методом конечных разностей. Получены данные по профилям продольной скорости, температуры, числам Нуссельта при подъемном и опускном течении. Дано объяснение особенностям этих величин при воздействии силы плавучести. Проанализированы все составляющие коэффициента гидравлического сопротивления для подъемного и опускного течения. Рассмотрено влияние числа Прандтля и профиля скорости на входе в канал на гидродинамические и тепловые характеристики течения.

В рамках линейной дозвуковой теории решена задача о влиянии границ потока на обтекание профиля по измеренным распределениям давления на нем и на стенках рабочей части. Для тестового случая (испытания профиля BGK1 в аэродинамической трубе IAR1.5m) проведено сравнение поправок к числу Маха набегающего потока и углу атаки профиля, полученных с помощью данного метода и в работах других авторов. Для модели профиля ОСПБ-77, испытанной в аэродинамической трубе Т-128 для двух вариантов проницаемости стенок ƒ = 0 и 3 %, выполнена коррекция распределенных данных и интегральных нагрузок в диапазоне чисел Маха от 0,2 до 0,78. Внесение поправок позволило существенно сблизить результаты для ƒ = 0 и ƒ = 3 % вплоть до углов атаки, когда на профиле возникает отрыв потока.

Экспериментально изучена структура снарядного газожидкостного течения и межфазный массообмен при течении смесей этанол-N₂ и этанол-СО₂ в горизонтальном прямоугольном микроканале. Эксперименты проведены в прямом микроканале с сечением 380×190 мкм. Для определения изменения объема газового снаряда по длине микроканала использован метод высокоскоростной визуализации с цифровой обработкой. В широком диапазоне расходов газа измерены частота следования и объем газовых снарядов, их скорость, определен объемный коэффициент массоотдачи со стороны жидкости для смеси этанол-СО₂. Предложена физически обоснованная модель межфазного массообмена для снарядного течения в канале прямоугольного сечения, учитывающая циркуляционное течение в перемычке жидкости.

Одним из перспективных методов геофизических исследований действующих скважин является метод активной термометрии. Суть метода заключается в создании искусственного теплового поля в скважине за счет локального нагрева металлической обсадной колонны, наблюдении и анализе движения тепловых меток, позволяющем определить расход жидкости в скважине и выявлять интервалы заколонного движения флюидов. Работа посвящена исследованию нестационарных тепловых процессов в скважине в процессе индукционного нагрева. Расчеты выполнены в коммерческом симуляторе Ansys Fluent. Установлено, что при увеличении объемного расхода потока в колонне от 5 от 50 м³/сут для принятых условий моделирования максимальный разогрев жидкости (изменение среднемассовой по сечению температуры) снижается на 85 %, максимальный разогрев колонны снижается на 7 %. Изучено влияние естественной тепловой конвекции на формирование температурного поля в жидкости и колонне. Установлено, что для модели с учетом естественной тепловой конвекции колонна разогревается существенно меньше, чем для модели без учета конвекции, погрешность расчета изменения температуры вследствие пренебрежения естественной тепловой конвекцией может достигать нескольких сотен процентов. Показано, что в процессе индукционного нагрева влияние естественной тепловой конвекции остается значительным во всем интервале расходов 5 - 50 м³/сут.

Течение жидкости по волнистым пластинам регулярных насадок во многом определяет процессы тепло- и массопереноса в дистилляционных колоннах. Важную роль в распределении жидкости по листам структурированных насадок играют не только характеристики микротекстуры поверхности насадки, но и расположение точек орошения в распределителе жидкости относительно листов в пакетах структурированной насадки. Установлено, что даже незначительное смещение точки орошения относительно каналов регулярной насадки может приводить к заметному перераспределению жидкости по листам упаковки. Знание детальной структуры потока в разделительной колонне позволяет лучше понять физическую природу механизмов, управляющих течением. В работе экспериментально показано, как можно с помощью перераспределителей жидкости в виде наклонных пластин с горизонтальной микротекстурой уменьшить негативное влияние неопределенности, связанной с положением точек орошения, на распределение жидкости под слоем структурированой насадки.

Выполнено трехмерное численное моделирование вдува поперечной струи водорода в канал со сверхзвуковым потоком воздуха, нагретого огневым подогревателем, основанное на экспериментальных данных, полученных на установке ONERA-LAERTE. Исследование проведено с использованием RANS-уравнений для реагирующего газа, замкнутых моделью SST и различными кинетическими механизмами горения водорода в воздухе с учетом шероховатости стенок канала. Изучена зависимость характеристик течения от таких физических факторов, как форма канала инжектора топлива, эффективная высота шероховатости, различные способы описания молекулярной диффузии. Установлено, что эквивалентный диаметр песчинки оказывает большое влияние на продольное распределение давления в канале. Показано влияние химической кинетики на структуру течения в отрывных зонах в канале.

В работе представлены результаты расчетов и экспериментов по движению сверхзвуковой двухфазной струи, проходящей через круглую апертуру в маске, расположенной на различных расстояниях от подложки, в условиях холодного газодинамического напыления. Задача решалась при помощи программного пакета для расчетов гидрогазодинамических процессов ANSYS Fluent, визуализация газодинамической картины течения проводилась шлирен-методом. На примере напыления порошка алюминия выполнен анализ и сравнение полученных результатов.

Исследовано окисление фенола в водокислородном флюиде в трубчатом реакторе периодического действия при его равномерном нагреве (1 °С/мин) до 600 °С. Увеличение количества O₂ сверх стехиометрического отношения на 25 % приводит к повышению степени выгорания углерода в 1,09 раза. Замена 10 % стехиометрического количества кислорода закисью азота приводит к такому же увеличению степени выгорания углерода в первую очередь за счет его дожигания при температуре ≥ 400 °С. Замена части фенола изопропанолом приводит к повышению степени выгорания углерода в 1,02 раза. Впервые установлено, что гетерогенный механизм окисления фенола в водокислородном флюиде является основным. Однако надстехиометрическое количество O₂, а также добавление N₂O и изопропанола интенсифицируют газофазное горение углерода. Обнаружено каталитическое влияние Pt-Rh/Pt-термопары на степени превращения фенола в присутствии O₂ при температуре выше 135 °С.

Методом смешения на массивном калориметре c изотермической оболочкой проведены измерения энтальпии и теплоемкости интерметаллического сплава Mg₂Ca в интервале температур 298,15 - 1177,0 K в твердом и жидком состояниях. Погрешность полученных результатов по энтальпии и теплоемкости не превышает 0,2 и 2 % соответственно. Определена энтальпия плавления интерметаллида Mg₂Ca, равная (483 ± 3) Дж/г. Показано, что теплоемкость расплава Mg₂Ca постоянная в интервале 993,2 - 1177,0 K. Проведено сравнение данных настоящей работы с результатами других авторов.