Главная – Журналы – Поиск по журналам

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.

Построена эволюционная интегральная модель для расчета толщины и расхода жидкости в турбулентно-волновой пленке, движущейся под действием силы тяжести и касательного напряжения трения газового потока. При выводе уравнений модели используются условно осредненные уравнения Навье-Стокса с турбулентной вязкостью, появляющейся при осреднении по высокочастотной (турбулентной) составляющей поля скорости. Описание турбулентной вязкости было предложено автором ранее в виде формулы с кубическим законом затухания в вязком подслое, с линейным поведением вдали от стенки и с учетом демпфирования турбулентности вблизи свободной поверхности пленки. Для линейных волн малой амплитуды выведено дисперсионное уравнение, дающее при малых числах Рейнольдса результаты, согласующиеся с известными расчетами по ламинарной интегральной модели.

Представленное исследование направлено на улучшение тепловой эффективности пленочного охлаждения путем размещения отверстия в V-образной поперечной траншее. Для его проведения одна из стенок поперечной траншеи была модифицирована путем добавления V-образного угла величиной 25°, 75° и 115°. Три полученных новых конструкции сравнивались по эффективности пристенной завесы с поперечной траншеей и обычным цилиндрическим отверстием (базовый случай). Основные параметры пленочного охлаждения, такие как тепловая эффективность охлаждения и общая потеря давления, исследовались при трех значениях параметра вдува: М = 0,5, 1,0 и 2,0. Таким образом, было изучено пятнадцать случаев с использованием уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу, и замыкаемой RNG k-ε- моделью турбулентности. Получено хорошее совпадение результатов CFD-расчетов с экспериментальными данными для базового случая. Показано, что использование вдува через отверстия как в поперечной траншее, так и в V-образной, повышает эффективность пленочного охлаждения. Применение V-образной траншеи способствует уменьшению размера противовращающихся вихрей (CRV) и, следовательно, повышает эффективность пленочного охлаждения. Поперечная траншея типа V2 является наиболее предпочтительной для повышения эффективности пленочного охлаждения и снижения общих потерь давления.

Разработана двумерная математическая модель регенеративного теплообменника для системы вентиляции с периодическим изменением направления потока воздуха. Такая система позволяет значительно экономить тепловую энергию для обогрева жилого помещения в зимний период. Результаты расчетов по двумерной модели сопоставляются с расчетами по одномерной модели и с экспериментальными данными. Сформулировано определение энергетической эффективности в терминах снижения потери тепловой энергии. Показано, что эффективность регенеративного теплообменника может быть больше 90 %. Методом численного моделирования проведено параметрическое исследование и определено влияние рабочих и конструктивных параметров теплообменника на энергетическую эффективность его работы. В численных расчетах выявлена группа параметров, которые наиболее сильно влияют на энергетическую эффективность системы вентиляции, и даны рекомендации по их оптимизации.

Рассматривается влияние размера капель воды, температуры и скорости обтекаемой струи сухого воздуха на интенсивность испарения. С помощью систематических исследований с использованием тепловизора показано, что температура межфазной границы спонтанно меняется. Предполагается, что неравномерность температуры на поверхности обусловлена выходом нанопузырьков пара и может быть охарактеризована их скоростью истечения. Получены эмпирические закономерности интенсивности выхода пузырьков из капли как в зависимости от времени и диаметра, так и в критериальной форме.

Работа посвящена экспериментальному исследованию газификации твердого уротропина при фильтрации через него высокотемпературного потока углекислого газа. Показано, что с увеличением температуры фильтрующегося газа с 650 до 920 K время газификации уротропина снижается, скорость газификации возрастает от 0,38 до 1,25 г/с, что приводит к увеличению потока продуктов газификации уротропина. Максимально достигнутое значение массы продуктов газификации уротропина составило 0,8 г на 1 г входящего газа. В интервале температур 480 - 530 K наблюдалась интенсивная газификация уротропина, при этом температура выходящих из реактора газообразных продуктов практически не менялась. Количество неконденсируемых газообразных продуктов газификации не превышало 1 мас. % от исходной массы образца.

Объектом экспериментального исследования является паровой пузырек, образованный в недогретой жидкости в результате поглощения лазерного излучения, передаваемого в рабочий объем посредством тонкого оптоволокна. Эволюция пузырька характеризуется его быстрым ростом и схлопыванием с генерацией горячей затопленной струи. Рассмотрены некоторые особенности исследуемого процесса применительно к области медицины. В качестве рабочей жидкости используется физраствор. Показано, что при тех же условиях (мощность излучения, диаметр оптоволокна и начальная температура жидкости) размеры, которых достигает образующийся в физрастворе паровой пузырек, значительно меньше, чем в чистой воде. Выявлено существенное влияние формы наконечника оптоволокна на характер исследуемого процесса.

Рассматривается СВЧ-обработка снежно-ледяной массы, этапами которой являются нагрев и плавление. Поиск базовых закономерностей указанных процессов, которые лежат в основе оптимизации последних, управления, проектирования и др., предваряет построение математических моделей и их реализация аналитическими либо численными методами. В представленной работе построена нелинейная математическая модель двухфазной задачи Стефана для слоистой системы диэлектриков, позволяющая учесть зависимости диэлектрической проницаемости и других параметров среды от температуры, а также от параметров источника СВЧ-излучения.

Тонкие пленки поликристаллического кремния имеют широкое применение в полупроводниковой промышленности. Одним из методов получения таких структур на дешевых и легкоплавких подложках является металл-индуцированная кристаллизация, поскольку использование металла (например, золота) как катализатора в процессе кристаллизации аморфного полупроводника позволяет существенно снизить температуру отжига. Однако время металл-индуцированной кристаллизации составляет несколько десятков часов, в отличие от метода лазерно-индуцированной кристаллизации. В настоящей работе впервые предлагается объединить преимущества методов лазерно-индуцированной и золото-индуцированной кристаллизации. Авторами получены режимы лазерной обработки тонких пленок нестехиометрического оксида кремния (a-SiO_0,1) с использованием излучения наносекундной длительности с длиной волны инфракрасного диапазона, обеспечивающие формирование поликристаллического кремния.

В представленной работе с помощью искусственной нейронной сети исследуется теплопроводность систем хладагентов из трех различных гидрофторолефинов: R1234yf, R1234ze (E) и R1233zd(E). Всего для обучения и тестирования модели было использовано 4395 точек данных по теплопроводности жидкости и пара при различных температурах (в диапазоне от 241,92 до 344,46 K) и давлениях (в диапазоне от 0,068 до 21,73 МПа). Во входном слое использовалось пять нейронов, в скрытом слое - пятнадцать, в выходном слое - один. На скрытом и выходном слоях сети применялись соответственно алгоритм байесовской регуляризации обратного распространения ошибки, а также логарифмическая сигмоидная передаточная функция и линейная передаточная функция. В качестве входных переменных рассматривались температура, давление, реализованная мощность нагрева, фактор ацентричности и дипольный момент. Оптимальные величины параметров были получены методом поиска весов. Средние абсолютные относительные отклонения и коэффициент корреляции составили соответственно 1,48 и 0,9998. Таким образом, исследование показало, что модель искусственной нейронной сети представляет собой отличную альтернативу другим имеющимся моделям для точной оценки теплопроводности различных систем хладагентов.