И.И. Мажуль
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия mazhul@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой поток, пространственные конфузоры, структура течения, интегральные характеристики
Страницы: 77-88
Численно исследуются структура течения и интегральные параметры потока в конфузорах, реализующих разные способы торможения сверхзвукового потока. Рассматриваются модельные конфигурации, состоящие из сужающегося входного участка и участка постоянного поперечного сечения, в которых имеют место различные типы течений: двумерное, осесимметричное или трехмерное. Течение полагается полностью турбулентным, вычисления выполняются на основе уравнений Навье - Стокса и модели турбулентности k-ω SST. Поток в конфузоре полагается всюду сверхзвуковым, диапазон чисел Маха набегающего потока составляет МH = 2 - 4,5.
Приводятся результаты экспериментальных исследований распределения температуры внешней стенки и теплоносителя в упрощенной модели периферийной области тепловыделяющей сборки (ТВС), представляющей собой две параллельные ячейки. Экспериментальная установка оснащена тремя имитаторами ТВЭЛов диаметром 10 мм и длиной 500 мм. Мощность каждого имитатора ТВЭЛа составляла до 2000 Вт (4 кВт/м). В ходе работы ТВЭЛы поочередно подключались к источнику питания, что позволило определить особенности распределения температуры в модели с неравномерным энерговыделением. Для измерений использовались подвижная термопара и ИК-камера. Проведено сравнение данных, полученных для водяного теплоносителя и сплава свинец - висмут. Показано, что основные закономерности распределения температуры в целом схожи для разных теплоносителей.
На основе обработки экспериментальных зависимостей угла тангажа от времени при свободных колебаниях конуса с задней полусферической частью получены коэффициенты момента тангажа, эквивалентные коэффициенты демпфирования тангажа и спектральные характеристики угла тангажа и коэффициента момента тангажа на режимах автоколебаний. Выявлено, что зависимость эквивалентного коэффициента демпфирования тангажа от амплитуды колебаний имеет гиперболический характер. Показано, что в частотном спектре угла тангажа и коэффициента момента тангажа доминирует одна частота. Обнаружено отсутствие гистерезиса в зависимостях коэффициента момента тангажа от угла атаки при автоколебаниях.
Получено малопараметрическое уравнение для описания коэффициента вязкости жидкого и газообразного неона при температурах от 24,6 до 700 K и давлениях от 0,044 до 50 МПа, позволяющее получить данные, лежащие в основном в пределах экспериментальной погрешности. Показано, что предложенное уравнение для расчета коэффициента вязкости жидкости и газа позволяет осуществлять надежную экстраполяцию за пределы изученного участка.
О.И. Вишняков, П.А. Поливанов, А.А. Сидоренко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия vis_ol@itam.nsc.ru
Ключевые слова: взаимодействие ударной волны с пограничным слоем, отрыв потока, когерентные структуры пограничного слоя
Страницы: 109-125
В работе изучаются характеристики когерентных структур в области взаимодействия ударной волны с пограничным слоем. Эксперимент проводился на плоской пластине для двух состояний набегающего пограничного слоя: ламинарного и турбулентного. Ударная волна генерировалась клинообразным телом, установленным над пластиной. Основные данные получены термоанемометрическим методом. Исследование структур, развивающихся в пограничном слое, выполнено на основе анализа спектров когерентности. Обнаружено, что характерный трансверсальный размер когерентных структур слабо изменяется в области взаимодействия ударной волны с пограничным слоем.
Использование системы многоточечной диагностики высокочастотных пульсаций давления и последующее сопоставление полученных данных с результатами высокоскоростной визуализации в режиме облачного кавитационного обтекания гладкого крылового профиля в щелевом канале показало, что ударно-волновой механизм оказывает значительное влияние на развитие прикрепленной полости. Возвратное течение является основным механизмом отрыва и схода каверн.
С помощью оптических методов (шлирен-метод и PIV-томография) детально исследована пространственная эволюция структуры течения, образуемого при движении субмиллиметрового импульсного дугового разряда в магнитном поле около плоской диэлектрической поверхности. Благодаря хорошей управляемости динамическими и электрическими характеристиками разряда при высокой точности синхронизации оборудования удалось добиться высокой степени детализации картины течения на малых масштабах. Показано формирование поперечно расположенного тороидального вихря, распространяющегося в направлении генерируемой электромагнитной силы. Обнаружено возникновение вторичного течения в хвосте струи, что можно объяснить эжекцией окружающего газа в область пониженной плотности.
Выполнено экспериментальное исследование эффективности работы регенеративного теплообменника с промежуточным теплоносителем и капельным орошением в зимних условиях эксплуатации. Получено, что температурная эффективность по греющей и охлаждающей колоннам увеличивалась при росте плотности орошения насадки от 0,11 до 0,20 кг/(м2·с). Максимальная температурная эффективность 71 % по греющей колонне была получена при плотности орошения 0,21 кг/(м2·с). В охлаждающей колонне теплообменника воздушный поток из помещения охлаждался, и в нем происходила конденсация влаги. В греющей колонне теплообменника наблюдался противоположный процесс интенсивного испарения влаги и увлажнения воздушного потока, поступающего в помещение. Максимальная влажностная эффективность греющей колонны была около 80 % при плотности орошения насадки 0,17 - 0,25 кг/(м2·с).
Рассматривается устройство, позволяющее получать сильно разреженный поток микрокапель для их последующего использования в различных областях техники или научных исследований. Созданная установка дает возможность получать микрокапли в периодическом режиме. Период колебаний составляет порядка 30 секунд. С помощью пульсаций газового потока отфильтровываются относительно мелкие капли, что дает более однородное по размеру распределение капель.
С.А. Гапонов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия gaponov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой пограничный слой, порождение, горение, продольные структуры
Страницы: 159-168
Впервые проведены модельные исследования возбуждения продольных структур в пограничном слое с горением. Моделирование невозмущенного течения в пограничном слое выполнено на основе локально автомодельных решений пограничного слоя, учитывающих наличие продольного градиента давления и источника тепла в пограничном слое с горением, согласующихся с численным моделированием. На основе полученного невозмущенного течения решена задача о взаимодействии внешней продольной завихренности с пограничным слоем в условиях воздушно-водородного пламени. Установлено, что в результате такого взаимодействия внутри пограничного слоя возникают интенсивные продольные структуры с неоднородностью скорости в боковом направлении, превышающие скорость внешней завихренности в несколько десятков раз. При этом максимальная амплитуда неоднородности по температуре много выше неоднородности по скорости.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
