Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2008 год, номер 3

1.
Термическое уравнение состояния реальных газов для широкой области параметров состояния, включая критическую область

А.Б. Каплун, Б.И. Кидяров, А.Б. Мешалкин, А.В. Шишкин
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, kaplun@itp.nsc.ru
Ключевые слова: Уравнение состояния, фактор сжимаемости, критическая область, теплоемкость, диоксид углерода, гелий-4
Страницы: 383-393

Аннотация >>
С использованием ранее полученных уравнений состояния реального газа и сформулированных авторами условий и ограничений на форму (структуру) уравнения состояния проведен расчет фактора сжимаемости в широкой области параметров, включая критическую область. Установлено, что максимальные отклонения рассчитанных значений фактора сжимаемости этими аналитическими уравнениями от экспериментальных (табличных) имеют место именно в критической области. В исходные уравнения введена соответствующая поправка и получено аналитическое уравнение, с высокой точностью описывающее экспериментальные данные в широкой области параметров состояния реального газа, включая критическую область. На примере анализа высокоточных экспериментальных данных по термическим свойствам гелия в критической области показано, что предложенное аналитическое уравнение описывает эти данные не хуже, чем уравнения флуктуационной теории (скейлинг). Показано, что предложенное уравнение удовлетворяет классическим условиям в критической точке.


2.
Скорость звука и идеально-газовая теплоемкость хладона R-236ea

С.Г. Комаров, В.А. Груздев, С.В. Станкус
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, gamma@itp.nsc.ru
Ключевые слова: R-236ea, пар, скорость звука, идеально-газовая теплоемкость, ультразвуковой интерферометр
Страницы: 395-397

Аннотация >>
Методом ультразвукового интерферометра в интервале температур от 263 до 423 K и при давлениях от 17 кПа до 4,2 МПа измерена скорость звука в газообразном фреоне R-236ea чистотой 99,68 мол. %. Погрешности измерения температуры, давления и скорости звука составили ±20 мK, ±1,5 кПа и ±(0,1Г·0,2) % соответственно. На основе полученных данных рассчитана температурная
зависимость идеально-газовой теплоемкости R-236ea.


3.
Изучение теплового сопротивления растворов в широкой области изменения температуры. 1. Методика исследований

А.В. Багинский1, Д.В. Волосников2, П.В. Скрипов2, А.А. Смотрицкий2
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
2 Институт теплофизики УрО РАН, Екатеринбург
pavel-skripov@bk.ru
Ключевые слова: теплообмен в растворах, метастабильное состояние, теплопроводность, тепловое сопротивление, метод тепловых волн, импульсный нагрев
Страницы: 399-405

Аннотация >>
Представлены взаимодополняющие методики исследования переноса тепла в жидких растворах различной природы. Основное внимание уделено теплофизическим измерениям в режиме импульсного нагрева. Статья открывает серию работ, направленных на выяснение характерных черт теплообмена в импульсно перегретых растворах, включая метастабильные состояния, относительно равновесий жидкостьв€’пар и жидкостьв€’жидкость.


4.
Движение газа через пористые объекты с неравномерным локальным распределением источников тепловыделения

В.А. Левин, Н.А. Луценко
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток
NickL@inbox.ru
Ключевые слова: пористая среда, тепловыделение, газовое охлаждение, численное моделирование
Страницы: 407-417

Аннотация >>
Исследуется движение газа в поле силы тяжести через пористые объекты с неравномерным распределением источников тепла, которые могут возникать в результате природных или техногенных катастроф (как аварийный энергоблок Чернобыльской АЭС). С помощью вычислительного эксперимента проанализировано влияние различных параметров тепловыделяющей зоны на процесс охлаждения таких объектов. Показано, что на разогрев пористого элемента оказывают влияние не только высота тепловыделяющей зоны и интенсивность тепловыделения в ней, но и расстояние от тепловыделяющей зоны до входа в элемент, а также ширина очага выделения тепла. Обнаружен феномен уменьшения разогрева пористого элемента при удалении тепловыделяющей зоны от входа в пористый элемент. Выявлена неоднозначная зависимость разогрева пористого объекта от ширины очага тепловыделения: при росте ширины тепловыделяющей зоны разогрев элемента может как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от удаленности очага выделения тепла от входа в элемент.


5.
Трехмерные нестационарные процессы в вертикально стекающей пленке вязкой жидкости

Е.А. Демехин1, С.М. Шапарь1, Е.Н. Калайдин2
1 Кубанский государственный университет, edemekhin@nd.edu
2 Южный научный центр РАН, Краснодар
Ключевые слова: пленки жидкости, солитоны, трехмерные волны
Страницы: 419-426

Аннотация >>
Рассматриваются трехмерные волновые процессы в вертикально стекающих пленках вязкой жидкости. Особый интерес представляют трехмерные локализованные возмущения, изученные недостаточно полно. Разработан численный метод, позволяющий проследить эволюцию начальных возмущений. Конечной стадией такой эволюции является образование трехмерных локализованных структур - солитонов. Определены границы устойчивости трехмерных солитонов.


6.
Измерение системой PIV средних и пульсационных скоростей в газокапельной струе с низкой концентрацией дисперсной фазы

В.И. Терехов, Д.Ю. Стародумова, К.А. Шаров
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
terekhov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: затопленная струя, двухфазные потоки, PIV, разделение фаз, турбулентные пульсации
Страницы: 427-434

Аннотация >>
С помощью системы Particle Image Velocimetry (PIV) проведено исследование влияния малых концентраций дисперсной фазы на средние и пульсационные характеристики потока на автомодельном участке двухфазной затопленной струи. Освоена методика разделения фаз по интенсивности отраженного сигнала. Получены распределения средних скоростей и пульсаций скорости в несущей и дисперсной фазах газокапельной струи. Показано, что, несмотря на малую концентрацию дисперсной фазы, наличие крупных капель в потоке снижает интенсивность пульсаций скорости газовой фазы.


7.
Влияние дисперсной фазы на турбулентную структуру осесимметричной затопленной импактной струи

А.П. Белоусов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
abelousov@gorodok.net
Ключевые слова: Турбулентные течения, газожидкостный поток, метод PIV/LIF, импактная струя, спектр турбулентных пульсаций
Страницы: 435-440

Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование турбулентных характеристик газонасыщенной затопленной осесимметричной импактной струи методом PIV/LIF. Предложен новый метод анализа динамики вихревых образований, позволяющий получать спектральные характеристики турбулентного движения при низкой частоте выборки. Проведено сравнение полученных данных с теоретическими моделями.


8.
Особенности нестационарных процессов в области фронтов продольных структур в пограничном слое прямого крыла

В.Н. Горев1,2, М.М. Катасонов1,2, В.В. Козлов1,2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН,
Новосибирск, gorev_vasiliy@ngs.ru
2 Новосибирский государственный университет
Ключевые слова: пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, продольные структуры, волны Толлминав€’Шлихтинга, предвестники, волновые пакеты, -структуры, аэродинамическая труба
Страницы: 441-451

Аннотация >>
В условиях модельного эксперимента в пограничном слое прямого крыла в областях потока, предшествующих фронтам продольных структур, получены волновые пакеты вЋЇ предвестники. Исследован характер нестационарного течения в области фронтов продольных структур. Предложена модель формирования и развития фронтов. Показано, что градиент давления внешнего течения является обязательным условием для нарастания предвестников. Кроме того, исследована пространственная геометрия предвестников и ее динамика в процессе развития волнового пакета вниз по потоку.


9.
Анализ возможностей улучшения характеристик разгона высокоскоростного воздушно-реактивного летательного аппарата

Ю.П. Гунько, И.И. Мажуль
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, mazhul@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковые скорости, малоразмерный летательный аппарат, тягово-аэродинамические характеристики, характеристики разгона, параметрический анализ
Страницы: 453-469

Аннотация >>
Представлены результаты параметрических расчетов суммарных тягово-аэродинамических характеристик и характеристик разгона малоразмерного высокоскоростного летательного аппарата с воздушно-реактивным двигателем. Определены интегральные параметры разгона от числа Маха полета в диапазоне М = 4Г·7: время, потребный расход топлива и дальность. Рассмотрена схематизированная конфигурация аппарата, позволившая исследовать влияние таких основных параметров, как форма носовой части аппарата, углы наклона поверхностей сжатия струи, захватываемой воздухозаборником, углы наклона внешних аэродинамических поверхностей планера, относительная площадь в плане консолей крыла, относительная площадь выходного сечения сопла. Проведенная сравнительная оценка влияния этих параметров показывает возможности улучшения характеристик разгона аппарата рассматриваемого типа.


10.
Аэродинамические характеристики и параметры донной области конуса при трансзвуковых скоростях

А.Н. Михалев
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, mikhalev@mail.ioffe.ru
Ключевые слова: баллистика, баротрасса, число Маха, трансзвуковое и сверхзвуковое обтекания, ближний след, срывная зона, ламинарное и турбулентное обтекания, число Рейнольдса
Страницы: 471-479

Аннотация >>
Методами баллистического моделирования изучены аэродинамические характеристики острого конуса с полууглом 15° в диапазоне чисел Маха 0,5в€’3,7, рассчитанные в предположении их почти
линейного поведения при углах атаки до 10°. По прямотеневым снимкам измерены и проанализированы геометрические характеристики ближнего следа в охваченном транс- и сверхзвуковом диапазоне. Они дают основу для полуэмпирического расчета интегральных параметров донной каверны: давления, плотности, температуры.


11.
Исследование отрывных свойств турбулентного пограничного слоя при последовательном взаимодействии со скачками уплотнения различной интенсивности

М.А. Гольдфельд, Ю.В. Захарова, Н.Н. Федорова
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, julsemen@itam.nsc.ru
Ключевые слова: пограничный слой, ударная волна, волна разрежения, взаимодействие, отрывная зона
Страницы: 481-490

Аннотация >>
Приведены результаты численного моделирования двумерных течений с большими градиентами давления в широком диапазоне параметров набегающего потока (М = 2-4, Re = 5-30⋅106 1/м) и интенсивности возмущающих факторов. Расчеты проводились с использованием осредненных нестационарных уравнений Навье - Стокса вязкого теплопроводного газа. Численно исследовалась структура турбулентного пограничного слоя при его прохождении через одиночный скачок уплотнения и систему скачков уплотнения различной интенсивности, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга. В случае прохождения пограничного слоя через систему скачков уплотнения исследовалось влияние первого взаимодействия на структуру и отрывные свойства пограничного слоя за вторым скачком. Показано, что наличие предварительного скачка уплотнения улучшает способность пограничного слоя противостоять отрыву перед областью повторного взаимодействия.


12.
Численный анализ вихревой динамики и нестационарного турбулентного теплообмена в квадратной каверне с подвижной крышкой

С.А. Исаев1, П.А. Баранов2, А.Г. Судаков1, Н.А. Мордынский1
1 Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, isaev3612@yandex.ru
2 ОАО Аккумуляторная компания "Ригель"
Ключевые слова: конвективный теплообмен, вихревая динамика, турбулентность, циркуляционное течение, несжимаемая вязкая жидкость, квадратная каверна, URANS, MSST, пакет VP2/3
Страницы: 491-504

Аннотация >>
В основе решения нестационарных уравнений Рейнольдса (URANS), замкнутых с помощью дифференциальных уравнений переноса сдвиговых напряжений (MSST), рассчитываются эволюция вихревой структуры в квадратной каверне с подвижной крышкой и нестационарный турбулентный теплообмен в воздушной среде при поддержании постоянных температур горячей подвижной и холодных неподвижных стенок (Re = 5Г—10). Анализируются фазы развития динамического и теплового процессов.


13.
О проявлении многокомпонентной диффузии в ламинарном пограничном слое с инородным вдувом

В.В. Лукашов, С.В. Жиливостова
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, luka@itp.nsc.ru
Ключевые слова: многокомпонентная диффузия, пограничный слой, инородный вдув
Страницы: 505-511

Аннотация >>
Экспериментально исследованы особенности ламинарного диффузионного пограничного слоя на проницаемой поверхности при изотермическом вдуве гелия в поток воздуха. Измерения распределений концентраций гелия, азота и кислорода показали, что соотношение объемных долей N к О по толщине пограничного слоя изменяется. При больших интенсивностях вдува гелия в воздух наблюдается отличие от бинарной диффузии, описываемой законом Фика. Оценки также показали, что в пограничном слое с инородным вдувом возможны проявления эффектов многокомпонентной диффузии.


14.
Численный анализ динамики растекания и кристаллизации модифицированной металлической капли на подложке

А.Н. Черепанов, В.Н. Попов, О.П. Солоненко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А Христиановича СО РАН, Popov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: Плазменное напыление, соударение капли с подложкой, кинетика кристаллизации, переохлаждение
Страницы: 513-519

Аннотация >>
Предложена физико-математическая модель и выполнены численные исследования процессов деформации и неравновесной кристаллизации жидкой капли металла с модифицирующими тугоплавкими твердыми нановключениями при ее соударении с твердой подложкой в условиях, характерных для газотермического, в том числе плазменного, нанесения покрытий. Проведен анализ формирования сплэтов в зависимости от температуры подложки.


15.
Нелинейные несферические колебания пузырька газа при периодическом изменении давления окружающей жидкости

А.А. Аганин1,2, М.А. Ильгамов1,2, Л.А. Косолапова1,2, В.Г. Малахов1,2
1 Институт механики УНЦ РАН, Уфа, aganin@kfti.knc.ru
2 Институт механики и машиностроения КНЦ РАН, Казань
Ключевые слова: газовый пузырек, нелинейные колебания, потенциальное течение
Страницы: 521-533

Аннотация >>
Построена математическая модель динамики пузырька, в которой изменение формы межфазной поверхности представляется в виде ряда по сферическим гармоникам, а соотношения записываются
с точностью до квадрата амплитуды искажения сферической формы пузырька. На режимах колебаний, близких к периодической сонолюминесценции отдельного пузырька в стоячей акустической волне, изучен характер колебаний воздушного пузырька в воде в зависимости от его начального радиуса и амплитуды изменения давления жидкости. Установлено, что за границей области линейно-устойчивых сферических колебаний могут иметь место несферические колебания ограниченной амплитуды. При этом наблюдаются как колебания с периодом, равным одному или нескольким периодам изменения давления жидкости, так и апериодические колебания. Показано, что пренебрежение искажениями
в виде сферических гармоник с большими номерами ( > 3) может приводить к смене режимов колебаний. При этом влияние искажений на форму поверхности пузырька для гармоник с > 8 незначительно.


16.
Влияние резонаторов на акустические и тяговые характеристики прямоточной эжекторной камеры при вибрационном горении водорода

А.В. Потапкин, Д.Ю. Москвичев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, potapkin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: горение водорода, прямоточная камера, резонаторы, тяговые характеристики
Страницы: 535-540

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментальных исследований влияния акустических резонаторов на акустические и тяговые характеристики прямоточной эжекторной камеры сгорания при вибрационном горении водорода. Применялись резонаторы, имеющие одинаковое горло и разные диаметры
полостей. Показано, что для имеющих одинаковые объемы резонаторов наибольшие тяговые характеристики достигаются в том случае, если диаметр полости мало отличается от диаметра горла резонатора.


17.
Моделирование паровой конверсии метанола в водород в микроканале с распределенным по длине тепловым потоком

В.В. Кузнецов, С.П. Козлов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск Новосибирский государственный университет, vladkus@itp.nsc.ru
Страницы: 541-549

Аннотация >>
Проведено численное моделирование течения реагирующей смеси паров метанола и воды в двумерном плоском микроканале при активировании химических превращений на стенке канала. Моделирование проводилось в рамках уравнений Навьев€’Стокса для ламинарного течения многокомпонентного сжимаемого газа. Исследована взаимосвязь тепловых, диффузионных и физико-химических процессов в условиях сильной эндотермической реакции и распределенного внешнего подвода тепла
по длине канала. Показано, что существенным является не только количество подведенного к зоне реакции тепла, но и способ его подвода по длине канала, что позволяет оптимизировать компактный реактор для получения водорода.


18.
Автосканирование в плазмотронах с магнитно-вихревой стабилизацией дуги

Б.И. Михайлов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, lab16@itam.nsc.ru
Ключевые слова: Трубчатые электроды, сканирование, привязка дуги, соленоид, эрозия
Страницы: 551-553

Аннотация >>
Рассмотрена физическая природа автосканирования в плазмотронах с трубчатыми электродами, показана его исключительная простота по сравнению с аэромагнитным и газовым способами сканирования.