Главная – Журналы – Поиск по журналам

30 ноября 2022 года ушел из жизни выдающийся ученый в области теплофизики и теплоэнергетики, доктор технических наук, профессор, действительный член Российской академии наук Александр Иванович Леонтьев.

В работе приводятся результаты исследования влияния локализованной во времени и пространстве неоднородности набегающего потока на структуру следа за симметричным каплевидным профилем в диапазоне углов атаки от -20° до +20°. Показано, что при некоторых углах атаки наличие такой неоднородности приводит к подавлению процесса вихреобразования. Обнаружены диапазоны углов атаки, при которых структура следа остается неизменной.

Работа посвящена численному исследованию влияния инжекции инородного газа на устойчивость сжимаемого пограничного слоя на вогнутой поверхности. Расчет устойчивости выполнен в рамках локально-параллельной линейной теории устойчивости. Результаты расчетов для базового случая (без инжекции) показали, что вихри Гёртлера и вторая мода Мэка имеют наибольшие степени роста при исследуемых параметрах. Обнаружено, что инжекция тяжелого газа (относительно набегающего газа) приводит к увеличению степеней роста вихрей Гёртлера и второй моды Мэка, а инжекция легкого газа - к уменьшению степеней роста данных возмущений.

На основе измерений, выполненных с использованием метода фотовизуализации, в потоке аргона выявлено влияние крупных вандерваальсовых кластеров на поперечные размеры сверхзвуковой недорасширенной струи. В диапазоне средних размеров формируемых кластеров 330 < 〈S〉 < 6200 част./кл. предложена модель поправок к известным газодинамическим эмпирическим зависимостям, сформированным в отсутствие конденсированной фазы, учитывающая особенности истечения газов из сверхзвукового сопла в условиях развитой конденсации. Рассмотрены возможные причины уширения газовых потоков в условиях развитой конденсации. Проведена апробация модели поправок в потоках с развитой конденсацией на ряде сверхзвуковых конических сопел.

Выполнено экспериментальное исследование влияния радиуса притупления передней кромки пластины на отклик пограничного слоя при воздействии N-волны при числе Маха 2. В экспериментах использовалось три модели плоских пластин с радиусами притупления передней кромки r = 0,05, 0,5, 2,5 мм. Возмущения в набегающем потоке создавались с помощью генератора на боковой стенке рабочей части аэродинамической трубы Т-325 ИТПМ СО РАН. Получено, что в набегающем потоке за N-волной имеется протяженная область повышенного уровня пульсаций, в спектре которых амплитуда увеличивается как в низкочастотной, так и в высокочастотной частях по сравнению со случаем невозмущенного свободного потока. В условиях экспериментов показано, что порождаемая N-волной неоднородность течения может оказывать большее влияние на ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое плоской пластины при увеличении радиуса притупления передней кромки.

На основе численного решения уравнений Навье-Стокса исследуется развитие неустойчивостей в сверхзвуковых изобарических струях, истекающих из сопел квадратного и прямоугольного сечений в спутный поток. Моделирование проводится при различных значениях чисел Маха струи и спутного потока. Результаты численных расчетов позволяют выявить качественные и количественные различия в развитии неустойчивости в случаях со сверхзвуковым и дозвуковым спутным потоком, а также характерные особенности течения для прямоугольных струй.

Представленная работа является продолжением цикла исследований авторов, направленных на изучение закономерностей горения жидких углеводородов в условиях подачи пара применительно к разработке низкоэмиссионных горелочных устройств. При численном моделировании горения дизельного топлива в качестве однокомпонентного аналога используется н-гептан (формула C₇H₁₆). Для верификации полученных результатов необходимы достоверные экспериментальные данные. В настоящей работе впервые экспериментально исследованы показатели горения н-гептана при распыле перегретым водяным паром в новом лабораторном атмосферном горелочном устройстве c принудительной подачей воздуха в камеру газогенерации. Проводится сопоставление результатов расчетов с данными по дизельному топливу. Выполненное сравнение показывает, что характер зависимостей газовых компонент внутри факела для дизеля и гептана отличается. Это связано в первую очередь с разной плотностью, вязкостью топлив, их воспламеняемостью и скоростью горения (зависящей, в том числе от принудительной подачи воздуха (окислителя)). При этом количественное сравнение показывает, что на границе факела значения газовых компонент довольно близки друг к другу. На состав конечных продуктов горения бóльшее влияние оказывает комплекс протекающих физико-химических процессов в присутствии пара (газификация, расщепление углеводородов, разбавление горючей смеси, образование активных радикалов OH), чем свойства топлива. Показано, что при сжигании н-гептана с распылением паровой струей сохраняются все основные особенности, характерные для горения дизеля с подачей водяного пара. Обеспечивается высокая полнота сгорания топлива и низкий уровень токсичных выбросов в атмосферу, удовлетворяющий европейскому нормативу EN:267. С увеличением доли пара в горючей смеси сохраняется тенденция к снижению CO и NO_x . Управление расходом воздуха в камере газогенерации горелки позволяет дополнительно регулировать уровень токсичных продуктов сгорания в атмосферу. Динамика зависимостей выбросов CO и NO_x повторяется для гептана и дизеля с некоторыми локальными отличиями. Также в работе выполнен анализ корректности применимости н - гептана для задач численного моделирования горения дизеля в струе пара с указанными допущениями.

Впервые проведены экспериментальные исследования по влиянию горения водорода в сверхзвуковом (число Маха М_е= 2) пограничном слое плоской пластины на ламинарно-турбулентный переход. Получено, что при инжекции (из обтекаемой модели) и горении водорода в определенном подслое пограничного слоя происходит его частичная стабилизация. Этот результат соответствует расчетным данным С.А. Гапонова, которые показали, что теплоподвод в сверхзвуковой пограничный слой способен замедлять рост возмущений, то есть может оказывать стабилизирующее воздействие на пограничный слой. Однако в целом, по сравнению со случаем без горения, при совместных процессах инжекции водорода и горения происходит дестабилизация сверхзвукового пограничного слоя (то есть дестабилизирующее влияние вдува водорода преобладает над стабилизирующим влиянием теплоподвода в пограничный слой).

Численно исследуется влияние параметров боковой струи на горение углеводородного топлива в осесимметричном канале при числе Маха 1,7. Струя подается в импульсно-периодическом режиме. Решаются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, замыкаемые k-ε моделью турбулентности. Горение топлива моделировалось с помощью одной реакции. Показано, что температура газогенератора для струи слабо влияет на ударно-волновую структуру потока. Определяющую роль играет давление, под которым подается боковая струя. Получена околозвуковая структура потока.

Проведено численное исследование неподвижного (висячего) снаряда Тейлора по условиям эксперимента с применением нестационарной модели k - ω SST (shear stress transport) турбулентности. Выполнен анализ режимных параметров течения жидкости и газа перед снарядом, в пленке жидкости, в снаряде и за ним. Показано хорошее совпадение результатов эксперимента и расчета для трения в пленке жидкости, а также для формы носика снаряда и толщины пленки.