А. Г. Князева
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН anna@ispms.tsc.ru
Ключевые слова: синтез покрытий на подложке, твердофазное горение, плоское напряженное состояние
Страницы: 164-173
Предложена модель, описывающая распространение фронта превращения в случае обобщенного плоского напряженного состояния, типичного для технологических условий синтеза покрытий на подложке, с учетом связанного характера процессов теплопереноса и деформирования в отсутствие внешнего механического нагружения. В приближении узкого фронта превращения получено стационарное решение. Выделены области параметров модели, в которых изменения температуры продуктов реакции и компонент тензоров напряжений и деформаций имеют различный характер
Представлены результаты экспериментального исследования обтекания острого конуса с углом раствора 10° в двух аэродинамических трубах ЦАГИ большого размера. Числа Маха и Рейнольдса набегающего потока варьировались в широком диапазоне значений: М = 0,2 ÷ 6, Re = 3 ÷ 34 млн. Измерены коэффициенты сопротивления, подъемной и поперечной сил. Исследовано поведение коэффициентов момента тангажа и рыскания. Представлены распределения статического давления и его пульсаций на поверхности конуса. Построена физическая картина обтекания. Подготовлена упорядоченная система данных, содержащих как результаты натурных экспериментов, так и тестовых расчетов, предназначенная для валидации компьютерных программ и моделей.
В.Н. Ярыгин
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия yarygin@itp.nsc.ru
Ключевые слова: электродуговые плазмотроны, инженерные методы расчета, плазменные струи, истечение в вакуум, неравновесные процессы
Страницы: 843-848
110-летию со дня рождения академика С.С. Кутателадзе посвящается В статье отражен вклад академика С.С. Кутателадзе в обоснование и создание инженерных методов расчета электродуговых плазмотронов на основе подходов теории подобия и анализа размерностей. Представлены обобщенные вольт-амперная и тепловая характеристики однокамерного плазмотрона как с обычным водяным, так и с пористым охлаждением анода, а также некоторые результаты исследования высокотемпературных, включая плазменные, недорасширенных сверхзвуковых струй малой плотности.
Исследование посвящено экспериментальному изучению влияния изменения профиля скорости на устойчивость волн Толлмина - Шлихтинга в пограничном слое Блазиуса. Эксперимент проводился в малотурбулентной аэродинамической трубе Т-324 при скорости набегающего потока U∞ = 9 м/с. В качестве модели использовалась плоская пластина. Исследования проводились с использованием термоанемометрии. Результаты показали, что распределённое воздействие на пограничный слой Блазиуса через гидродинамически гладкую поверхность приводит к снижению почти на два порядка амплитуды волны Толлмина - Шлихтинга, возбуждающейся естественным образом. В результате распределенного воздействия меняется устойчивость течения. Результаты эксперимента показали, что по сравнению с воздействием на течение через щель, распределенное воздействие более эффективно при прочих равных условиях.
В работе представлены результаты серии расчетных и экспериментальных исследований процесса смешения потоков теплоносителя с различной температурой при штатных технологических параметрах ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Экспериментальные исследования выполнены с применением модернизированной версии измерительной модели. Определено поле температуры в зоне смешения и выбрана оптимальная комбинация режимных параметров из условия наибольшей интенсивности пульсаций температуры потока в зоне смешения. Численное исследование проведено в программном пакете Ansys Fluent. Сеточная модель выполнена на основе блочной структуры в Ansys ICEM. Моделирование выполнено в нестационарной постановке с использованием LES WALE модели турбулентности. Анализ расчетно-экспериментальных полей скорости и температуры подтвердил корректность выбранного численного подхода. Получено качественное совпадение распределений плотностей вероятностей и спектрально-корреляционных характеристик температурных сигналов в зоне смешения. Распределение спектральной плотности мощности расчетных значений температуры и скорости полностью соответствует одномерному энергетическому спектру развитой изотропной турбулентности.
Численно, на основе уравнений Навье - Стокса, исследуется вопрос о существовании возвратного течения за диском Маха в первой бочке сверхзвуковой недорасширенной струи. Показано, что существование возвратного течения зависит от числа Рейнольдса: оно возникает при низких значениях числа Рейнольдса и исчезает, когда число Рейнольдса превышает некоторую величину. Таким образом, для экспериментального наблюдения этого парадоксального явления необходимо проведение экспериментов со струями достаточно разреженного газа.
М.Д. Гарипов1, Р.Ф. Зиннатуллин1, А.А. Мелков1, Э.М. Халилов1, В.А. Шаяхметов1, О.А. Гобызов2 1Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия garry76@mail.ru 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия oleg.a.g.post@gmail.com
Ключевые слова: пневматическая система впрыска, авиационный керосин, метод Shadow Photography, исследование дисперсного состава, глубина проникновения струи, средний заутеровский диаметр
Страницы: 885-902
В представленной работе исследуются дисперсный состав и геометрические параметры струи, формируемой разработанной системой пневматического впрыска. В работе применялись две оптические методики исследования струи, основанные на обработке изображений, полученных методом Shadow Photography. Исследование эволюции импульсных струй проводилось с использованием высокоскоростной видеокамеры с макро-объективом, а дисперсный состав струи изучался с помощью цифровой камеры с дальнодействующим микроскопом и подсветкой, состоящей из люминесцентного фонового экрана и импульсного лазера. Исследования проводились при соотношении массовых расходов воздуха к топливу 1 и 0,16. Значения среднего заутеровского диаметра составили 13 и 18 мкм при соотношении массовых расходов воздуха к топливу 1 и 0,16 соответственно.
Ю.Н. Григорьев1, И.В. Ершов1,2 1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, Россия grigor@ict.nsc.ru 2Новосибирский государственный аграрный университет, Новосибирск, Россия ivershov1969@gmail.com
Ключевые слова: акустические возмущения, неравновесные химические реакции, усиление (ослабление) высокочастотных колебаний, влияние знака теплового эффекта реакции
Страницы: 903-914
На основе полной системы уравнений акустики исследована эволюция акустических возмущений в высокотемпературной реагирующей смеси углекислого и угарного газов и кислорода CO2/CO/O в реакции диссоциации - рекомбинации, а также в неравновесных эндотермической реакции диссоциации CO2 и экзотермической реакции дожигания угарного газа в кислороде. Использовалась реалистичная однотемпературная модель Аррениуса химической кинетики. В качестве стационарных условий среды принимались значения термодинамических параметров на траектории гиперзвукового полета в атмосфере Марса. Для реакции диссоциации - рекомбинации с отрицательным тепловым эффектом вблизи химического равновесия в асимптотическом высокочастотном пределе показано затухание акустических возмущений. В тех же условиях на фоне неравновесной экзотермической реакции имеет место усиление, а на фоне неравновесной эндотермической реакции - затухание акустических колебаний.
В статье представлены результаты численного моделирования затопленной струи, истекающей из отверстия диаметром D со скоростью U, при введении механических колебаний (вибраций) сопла частотой ƒ. Применение вибрационного возбуждения приводит к бифуркации струи при числе Рейнольдса Re = DU/ν>50 в широких диапазонах амплитуды колебаний Z 0, числа Струхаля St = ƒD/U и оказывается аналогичным акустическому воздействию. Полученные оценки характерной толщины струи и угла ее расширения α, выполненные для изучения влияния параметров Z0, Re и St, позволяют выявить оптимальные значения числа Струхаля Stopt, при которых процесс расщепления оказывается наиболее выраженным. Подтверждены отмеченные ранее эффекты роста угла α с повышением амплитуды возбуждения и насыщения после некоторых пороговых значений амплитуды Z0. Полученные результаты также свидетельствуют о том, что при снижении Re возрастает пороговая амплитуда, выше которой происходит насыщение по α, и значительно падают максимально возможные значения α. Обнаружено влияние Re на оптимальное число Струхаля: при снижении Re от 3000 до 100 значения Stopt заметно падают.
Выполнено численное моделирование локальной структуры течения и процесса смешения при вдуве газокапельной пристенной струи в турбулентный воздушный нагретый поток. При решении используется система осесимметричных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса (RANS) с учетом двухфазности течения. Для описания динамики и тепломассопереноса в дисперсной фазе применяется Эйлеров континуальный подход. Показано существенное влияние массовой концентрации жидкости на распределение параметров по сечению канала и тепловую эффективность. Рост тепловой эффективности достигает 30 % в начальной части канала и 200 % - в его концевой части в сравнении с однофазной воздушной пристенной струей.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
