Ю.Н. Григорьев1,2, 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: модель пограничного слоя, колебательное возбуждение, диссоциация, смесь, стабилизация
Страницы: 833-848
На основе системы уравнений газодинамики смеси молекулярных колебательно возбуждаемых химически реагирующих газов исследовано влияние присадки углекислого газа на устойчивость гиперзвукового пограничного слоя нейтрального азота на пластине. Расчеты выполнены для пяти вариантов состава смеси. Параметры стационарного течения рассчитывались на основе локально автомодельного приближения уравнений пограничного слоя. В рамках линейной теории устойчивости получены зависимости критических чисел Рейнольдса Reδc и чисел Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода RexT* от молярной концентрации присадки. В частности, для 50 % смеси относительное возрастание обоих критериев по отношению к соответствующим значениям для смеси совершенных газов составляет приблизительно 53 %. При этом вклад диссоциации CO2 в смещение зоны ламинарно-турбулентного перехода вдвое превышает вклад релаксации колебательных мод. Показано, что полученная зависимость RexT* от молярной концентрации присадки коррелирует с соответствующими экспериментальными результатами группы профессора Х. Хорнунга.
В статье рассматривается взаимосвязь излучательной способности (ИС) металлов V периода Периодической системы при плавлении с теплофизическими свойствами: коэффициент поверхностного натяжения (γ) и удельная теплоемкость (Cp). На основе собственных и частично заимствованных экспериментальных данных, а также теоретических расчетов по приближению Фута, выявлены закономерности изменения ИС в зависимости от электронной структуры и межатомных взаимодействий. Показано, что корреляция между ИС, γ и Cp носит сложный характер и определяется как общими тенденциями (например, увеличением ИС с ростом γ), так и спецификой электронной конфигурации отдельных элементов. Результаты работы подчеркивают важность учета периодичности и электронной структуры для возможного прогнозирования теплофизических свойств металлов при фазовых переходах.
Экспериментальное исследование гидродинамики полидисперсной пульпы актуально для задач алюминиевого производства. Развит метод матричной электроимпедансной диагностики, основанный на синхронной регистрации пространственного распределения параметров комплексной проводимости и диэлектрической проницаемости среды в узлах проволочной сетки. Метод позволяет изучать трехмерные течения многофазной модели. Основой измерительного комплекса является матричный сетчатый электроимпедансный датчик, состоящий из координатно-связанных наборов проводников, пересечения которых в пространстве образуют измерительные узлы системы. Трассер представляет собой жидкость с комплексной электропроводностью, отличной от основного потока. В процессе измерений динамически регистрируются импедансы в каждом трехмерном пространственном узле сетки, определяя параметры течения многофазных потоков. В результате исследований экспериментально показана возможность измерений процессов распространения примеси при перемешивания в жидкости с расширенным до 90 дБ динамическим диапазоном
Представлены результаты экспериментального исследования влияния табов (зубцов) различной формы на интенсивность турбулентного теплообмена в отрывной зоне в ближнем следе за обратным уступом. В этой застойной области наблюдается сильное снижение теплоотдачи, что негативно сказывается на величине теплогидравлической эффективности. В экспериментах исследовались табы пяти форм: квадратные, треугольные, цилиндрические, полуцилиндрические и полуконусные. Табы устанавливались на кромке уступа непосредственно перед отрывом потока. Измерения проводились при числе Рейнольдса ReН = 4000 и варьировании шага между табами. Установлено, что квадратные табы с шагом 2.5 калибра (высоты уступа) наибольшим образом влияют на течение и теплоотдачу, но в то же время они вызывают наибольшее гидравлическое сопротивление, поэтому термогидравлическая эффективность у них наименьшая. Наилучшим образом себя показали полуконусные табы, установленные с шагом, равным пяти калибрам.
Представлены экспериментальные результаты по диффузионному горению микроструи водорода, истекающей из сферы, обтекаемой потоком воздуха. Рассмотрены два предельных случая истечения горящей микроструи водорода: когда струя расположена в точке растекания потока на сфере и в противоположной точке, в корме сферы, где реализуются различные структуры отрывного течения. Исследованы три характерных режима скорости истечения микроструи водорода, позволяющие реализовать различные структуры горящей струи при нулевой скорости набегающего потока. Показано, как меняется топология и структура струи. Визуализация течения проведена с помощью тепловизора. Проведено сравнение с результатами, полученными с использованием теневого прибора.
М.А. Пахомов1, В.И. Терехов1, Д. Конг2 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия pma41976@yandex.ru 2Сианьский транспортный университет, Сиань, Китай kongdehai@nwpu.edu.cn
Ключевые слова: численное моделирование, модель переноса рейнольдсовых напряжений, вдув, пристенная газокапельная струя, динамика и испарение капель
Страницы: 947-955
Выполнено численное моделирование динамики распространения дисперсной фазы при вдуве газокапельной пристенной струи в спутный турбулентный воздушный нагретый поток при вариации массовой концентрации капель во входном сечении и их начального диаметра. При решении используется система осесимметричных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса (RANS) с учетом двухфазности течения. Для описания аэродинамики и тепломассопереноса в газовой и дисперсной фазах в основном применяется эйлеров подход. Лагранжев и полный лагранжев подходы используются в работе для дополнительной верификации разработанной математической модели. Показано существенное влияние массовой концентрации жидкости на профили концентрации частиц по сечению канала. Выполнено сравнение полученных результатов расчетов с использованием эйлерова и лагранжева описаний. Показана применимость обоих подходов для описания динамики и теплообмена двухфазной пристенной струи (отличие между двумя подходами не превышает 15 %)
Представлено численное исследование течения в тангенциальной вихревой камере с использованием нестационарных полных и осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса. Рассмотрено пространственное течение вязкого несжимаемого газа (воздуха) при числе Рейнольдса Re = 3.4·104. Проведен анализ распределений осевой и окружной компонент скорости, а также их пульсаций. Установлено, что решение полных уравнений Навье - Стокса обеспечивает распределение параметров в закрученном потоке, близкое к результатам экспериментальных измерений, тогда как модели турбулентности на основе гипотезы Буссинеска не позволяют численно воспроизвести динамику ограниченного закрученного потока.
М.В. Шестаков
Институт теплофизики им. С.С. Кутателазде СО РАН, Новосибирск, Россия maximvsh@gmail.com
Ключевые слова: эксперимент, каналы сложной формы, узкий зазор, метод TR-Tomo PIV
Страницы: 979-983
Трехмерная структура течения в узких зазорах между стержнями тепловыделяющих сборок (ТВС) оказывает определяющее влияние на коэффициенты тепломассопереноса, которые, в свою очередь, задают производительность ТВС. В работе впервые проведены измерения мгновенных трехмерных полей скорости в модели периферийной ячейки ТВС с помощью метода Tomographic PIV с высоким временным разрешением. Эксперименты выполнены при числе Рейнольдса Re = 2100. Проведенное с помощью метода TR-Tomo PIV исследование позволило охарактеризовать трехмерную структуру и динамику течения в узком зазоре периферийной ячейки ТВС. На основе полученных данных рассчитаны компоненты вектора завихренности в объеме потока. Показано, что ключевым механизмом, ответственным за генерацию экстремальных значений продольной завихренности, являются поперечные колебания потока. Данные колебания носят квазипериодический характер (Sh = 0.091) и чередуются с фазами стабилизации, для которых характерно прямоточное течение.
Экспериментально изучено новое обнаруженное явление - внезапный разлет зерен крахмала при резком понижении окружающего давления. Целью исследования является определение механизма этого явления. Указанный эффект наблюдался для различных типов крахмала: картофельного, кукурузного и рисового. Установлено, что влажность крахмалов - основной параметр, определяющий возникновение данного явления. Результаты экспериментов показали, что разлет зерен происходит за счет реактивной силы, возникающей при испарении и выбросе воды из крахмальных зерен. Причиной выброса является подъем давления паров воды внутри крахмальных зерен вследствие достижения фазового перехода воды при понижении внешнего давления. Полученные данные могут быть полезны для дальнейших исследований в области материаловедения и биотехнологий, а также для разработки новых методов исследования свойств крахмальных материалов.
Развитие оптико-электронных методов измерения через многофазный барьер при исследовании дисперсной составляющей в экспериментах по моделированию природных и технических гидродинамических систем является актуальной задачей. Сложности прямых измерений в условиях урагана приводят к необходимости лабораторных измерений. Детальные исследования образования брызг проведены в условиях лабораторных экспериментов на высокоскоростном ветроволновом канале (ВВК) Института прикладной физики РАН (ИПФ РАН). Для измерения кинематических характеристик потока аэрозоля использовался современный бесконтактный оптический метод диагностики двухфазных потоков - метод лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА). Проведены эксперименты по измерению аэродинамики капель аэрозоля на ВВК ИПФ РАН. Показано, что измерительная система позволяет измерять все три компоненты скорости аэродинамического потока при скорости ветра от 10 до 40 м/с через многофазный барьер в широком диапазоне условий. Проведены сравнения результатов измерений с показаниями трубки Пито, показано хорошее соответствие и воспроизводимость экспериментальных результатов.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
