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

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2010 год, номер 4

1.
Исследование слабонелинейного развития нестационарных вихрей Гёртлера

А. В. Бойко1, А. В. Иванов2, Ю. С. Качанов3, Д. А. Мищенко4
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
3 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, kachanov@itam.nsc.ru
4 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Ключевые слова: переход к турбулентности, нестационарная неустойчивость Гёртлера, пороги нелинейности
Страницы: 487-514

Аннотация >>
В условиях полностью контролируемых возмущений проведено экспериментальное и теоретическое исследование слабонелинейных стадий развития нестационарной (в общем случае) неустойчивости Гёртлера пограничного слоя на вогнутой поверхности. Основное внимание уделено начальным проявлениям нелинейности в развитии нестационарных гёртлеровских вихрей, относящихся к первой, наиболее быстрорастущей, моде дискретного спектра задачи об устойчивости. Детально изучены проявления нелинейности в зависимости от частоты основной (первичной) гёртлеровской моды и начальной амплитуды возмущения. Обнаружено, что слабонелинейная стадия развития нестационарных гёртлеровских вихрей характеризуется: (а) нелинейным взаимодействием комбинационных мод частотно-волнового спектра, (b) искажением профилей амплитуд и фаз возмущений по нормали к стенке, (c) замедлением скоростей нарастания основной гёртлеровской моды и большинства комбинационных мод, а также (d) уменьшением фазовых скоростей нестационарных возмущений. Найдено, что возмущения вступают в область слабонелинейного развития после превышения амплитудой основной частотно-волновой моды порога в 4÷6 %, что значительно выше, чем у волн Толлмина−Шлихтинга (1÷2 %), но существенно ниже, чем у мод неустойчивости поперечного течения трёхмерного пограничного слоя (более 10 %).


2.
Воздействие волны Толлмина−Шлихтинга на осредненные параметры пограничного слоя

Г. В. Петров
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, smorodsk@itam.nsc.ru
Ключевые слова: пограничный слой, устойчивость, нелинейность, переход к турбулентности
Страницы: 515-520

Аннотация >>
Дан вывод нелокальных уравнений для двух гармоник волны Толлмина−Шлихтинга и осредненных параметров несжимаемого пограничного слоя на пластине. Результаты расчетов показывают, что под воздействием волны трение на стенке увеличивается, и это увеличение становится существенным, когда отношение амплитуд второй и основной гармоник достигает 0,5.


3.
Вихревая картина турбулентного обтекания и теплообмен одиночного куба на плоской поверхности при различных углах атаки

В. И. Терехов1, А. И. Гныря2, С. В. Коробков3
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, terekhov@itp.nsc.ru
2 Томский государственный архитектурно-строительный университет
3 Томский государственный архитектурно-строительный университет
Ключевые слова: куб, угол атаки, вихревая структура, теплообмен, отрыв потока
Страницы: 521-533

Аннотация >>
Приведены результаты экспериментальных исследований конвективного теплообмена от одиночного куба, расположенного на плоской поверхности, при различных углах атаки к набегающему потоку и при вариации числа Рейнольдса. Методами визуализации изучен характер вихреобразования и влияние структуры течения на теплоперенос при отрывном обтекании куба. Исследована локальная и осредненная по отдельным граням, а также по всей боковой поверхности куба теплоотдача. Определен вклад различных граней куба в суммарную теплоотдачу в зависимости от угла атаки. Проведено сравнение полученных данных с имеющимися в литературе. Анализируются причины имеющихся отличий, обусловленных влиянием большого числа факторов ⎯ толщины пограничного слоя, уровня турбулентности набегающего потока, стесненности канала и др.


4.
Влияние температуры торможения на сверхзвуковое осесимметричное течение воздуха в сопле минимальной длины

Тюфик Зеббиче
Университет СААД Далеб, Блида, z_toufik270169@yahoo.fr
Ключевые слова: осесимметричное сопло минимальной длины, функция Прандтля?Майера, высокая температура, численное интегрирование, конечно-разностный метод, алгоритм предиктора-корректора, интерполяция, функция растяжения, прямая звуковая линия, калорически несовершенный г
Страницы: 535-564

Аннотация >>
При увеличении температуры торможения совершенного газа удельные теплоемкости и их отношение не остаются постоянными и начинают меняться с температурой. Газ остается совершенным; его уравнение состояния остается справедливым, за исключением так называемого калорически несовершенного газа. Целью настоящей работы является получение профилей сверхзвукового сопла минимальной длины для того, чтобы иметь равномерный и параллельный поток в выходном сечении, когда учитывается температура торможения, которая ниже, чем порог диссоциации молекул, и иметь форму сопла для каждого числа Маха на выходе и температуры торможения. Метод характеристик используется вместе с алгоритмом конечно-разностного метода второго порядка точности. Форма сопла имеет точку разворота и начальный угол расширения. Проводится сравнение с калорически совершенным газом. Приложения даны для воздуха.


5.
Расчет нормального вдува струи водорода в сверхзвуковом потоке воздуха

Паскаль Бруель1, А. Ж. Найманова2
1 Национальный центр научных исследований, ked@math.kz
2 Институт математики Министерства образования и науки РК, Pascal.Bruel@univ-pau.fr
Ключевые слова: многокомпонентный газ, ENO-схема, уравнения Навье?Сток-са, ударная волна
Страницы: 565-576

Аннотация >>
Численно исследовано взаимодействие плоского сверхзвукового потока воздуха со струей водорода, вдуваемого перпендикулярно через щель со стенок канала. Построен алгоритм решения осредненных по Фавру уравнений Навье−Стокса для течения термически совершенного многокомпонентного газа на основе ENO-схемы. Показано влияние числа Маха струй и отношений давления струй и потока на ударно-волновую структуру течения и глубину проникновения струи.


6.
Взаимодействие ударных волн со струйным следом при инжекции газов в сверхзвуковой поток

В. Н. Зудов1, П. К. Третьяков2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, zudov@itam.nsc.ru
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, paveltr@itam.nsc.ru
Ключевые слова: ударная волна, дозвуковая струя, инжекция газов
Страницы: 577-583

Аннотация >>
Приведены результаты экспериментального исследования области взаимодействия плоского скачка уплотнения, возникающего при обтекании клина, со струйным следом, который формируется при спутной инжекции газов (Н2, воздух, Ar). Отмечаются три режима взаимодействия в зависимости от параметров газовой струи: сильное, когда скорость в следе дозвуковая; умеренное, с формированием в окрестности скачка уплотнения дозвуковой области течения, ограниченной скачком, близким к конической форме, и нейтральное. С использованием трехмерных нестационарных уравнений Эйлера численно рассмотрено взаимодействие осесимметричной струи с наклонной ударной волной. Полученные режимы взаимодействия находятся в согласии с экспериментальными данными.


7.
Диагностирование пространстенной структуры вихревых мультиплетов в закрученном течении

И. В. Наумов1, В. Л. Окулов2, Ж. Н. Соренсен3
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный университет, naumov@itp.nsc.ru
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Датский технический университет, Люнгби
3 Датский технический университет, Люнгби
Ключевые слова: винтовые вихри, распад вихря, мультиплеты
Страницы: 585-593

Аннотация >>
Представлены результаты исследования нестационарного распада вихря. Визуализация пространственной формы вихревых мультиплетов проведена в вертикальном цилиндрическом контейнере, выполненным из прозрачного оргстекла оптического качества внутренним диаметром 288 мм и вращающейся верхней крышкой, для разных значений высоты цилиндра. 80-процентная водно-глицериновая смесь использовалась как рабочая жидкость, а трассерами служили мелкие пузырьки воздуха. Крышке сообщалось вращение с постоянной угловой скоростью исследуемого режима и воздух собирался в зонах пониженного давления на осях вихрей. Визуализация структуры течения для неустойчивых режимов закрученного течения при удлинениях цилиндра от 3,2 до 5,5 впервые позволила идентифицировать эти режимы как мультиспиральные распады с образованием винтообразных вихревых дуплетов, триплетов и квадруплетов.


8.
Пространственная структура потока в канале с гофрированной стенкой

Б. В. Перепелица
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, perep@itp.nsc.ru
Ключевые слова: гофрированная стенка, вихревые структуры, дымовая визуализация
Страницы: 595-600

Аннотация >>
Приведены результаты визуальных исследований структуры потока при течении воздуха в канале с гофрированной стенкой. Исследования выполнены при ламинарном и турбулентном режимах течения. В потоке обнаружены характерные крупномасштабные структуры и зоны с интенсивным турбулентным перемешиванием. Предложена общая схема течения.


9.
Моделирование течений в микромиксерах

В. Я. Рудяк1, А. В. Минаков2, А. А. Гаврилов3, А. А. Дектерев4
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин), valery.rudyak@mail.ru
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Сибирский федеральный университет
3 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
4 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Сибирский федеральный университет
Ключевые слова: пассивные и активные микромиксеры, ламинарные течения, микроканалы, гидродинамическое моделирование, эффективность смешения
Страницы: 601-612

Аннотация >>
Предложен метод моделирования течений жидкости в микроканалах. Метод тестирован на известных экспериментальных данных по изучению течений в микроканалах с помощью микро-PIV. Изучены режимы течения в микромиксерах Y- и T типа. Рассмотрены пассивные и активные миксеры. Проанализирована зависимость эффективности смешения от чисел Рейнольдса и Пекле, возможность использования гидрофобных и ультрагидрофобных покрытий. В качестве активного метода смешения предложен T-миксер, в котором расход в одном из входных каналов изменялся по гармоническому закону. Установлена зависимость эффективности смешения от частоты изменения расхода и его амплитуды.


10.
Измерение локального коэффициента поверхностного трения с помощью термоанемометра

А. В. Бойко1, В. И. Корнилов2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: методика, коэффициент поверхностного трения, термоанемометр, калибровка, турбулентный пограничный слой, пористая стенка
Страницы: 613-623

Аннотация >>
На основе точного измерения осредненных по времени данных с однониточного датчика термоанемометра вблизи стенки отработана методика определения локальных значений коэффициента поверхностного трения на плоской пористой поверхности, при обтекании которой формируется неканонический турбулентный пограничный слой. Указанная методика может найти применение при изучении эффективности различных способов воздействия на несжимаемый пограничный слой, в частности с помощью микровдува воздуха, где использование прямых методов определения трения затруднительно.


11.
Оценка погрешности термопарных измерений профиля температуры в твердых веществах при их пиролизе

А. Д. Рычков1, В. Е. Зарко2, В. Д. Лисейкин3, А. В. Кофанов4
1 Институт вычислительных технологий СО РАН; Новосибирский государственный университет, rych@ict.nsc.ru
2 Институт химической кинетики и горения СО РАН
3 Институт вычислительных технологий СО РАН
4 Институт вычислительных технологий СО РАН; Новосибирский государственный университет
Ключевые слова: численное моделирование, теплопередача в твердых телах, конечно-разностные методы, измерение температуры с помощью термопар
Страницы: 625-623

Аннотация >>
Рассматривается задача о взаимодействии термопары, впрессованной в твердое вещество, подвергающееся пиролизу внешним источником тепла, с тепловой волной, распространяющейся внутрь вещества от поверхности его пиролиза. Результаты численного моделирования показали, что из-за большой разницы в значениях коэффициентов теплопроводности топлива и материала вещества происходит сток тепла по проволочкам термопары вглубь вещества, что значительно изменяет температуру спая, искажая тем самым показания термопары.


12.
Газификация углеродсодержащего сырья в плазменно-дуговой электропечи с теплонагревателем и взрывоопасность смесей синтез-газа

А. С. Аньшаков1, А. А. Васильев2, А. В. Пинаев3, В. А. Фалеев4
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, anshakov@itp.nsc.ru
2 Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН
3 Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН
4 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
Ключевые слова: дуговой разряд, плазменный газификатор, электропечь, синтез-газ, детонация, топливно-кислородная смесь
Страницы: 633-641

Аннотация >>
Проведена газификация древесных опилок при раздельном и совместном воздействии на сырье нагревателя и дугового разряда. Показано, что за счет сжигания в теплонагревателе части получаемого синтез-газа газификацию сырья можно проводить при уменьшении энергозатрат по сравнению с плазменной на 20-25 %. Впервые представлены данные о параметрах горения и детонации смесей синтез-газа с кислородом и воздухом при изменении соотношения как между топливными компонентами СО и Н2, так и между топливом и окислителем.


13.
Плазмохимическая технология обезвреживания галогенсодержащих отходов, в том числе полихлорированных бифенилов

Е. Е. Гусаров1, Ю. П. Малков2, С. Г. Степанов3, Г. А. Трощиненко4, И. М. Засыпкин5
1 ФГУП Российский научный центр Прикладная химия
2 ФГУП Российский научный центр Прикладная химия
3 ФГУП Российский научный центр Прикладная химия
4 ФГУП Российский научный центр Прикладная химия
5 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Ключевые слова: Плазмохимическая технология, обезвреживание, галогенсодержащие отходы, полихлорированные бифенилы, тетрафторметан, озоноразрушающие хладоны
Страницы: 643-650

Аннотация >>
Рассматривается созданная плазмохимическая технология обезвреживания галогенсодержащих веществ. Приводится схема экспериментальной установки и обсуждаются положительные результаты, полученные при обезвреживании на ней тетрафторметана, озоноразрушающего хладона 12, полихлорированных бифенилов, отходов, содержащих фтор- и хлорорганику. Технология предлагается для промышленного использования.


14.
Оптимизационное проектирование ротора гидротурбины по критериям эффективность−прочность

Д. В. Банников1, Д. В. Есипов2, С. Г. Черный3, Д. В. Чирков4
1 Институт вычислительных технологий СО РАН
2 Институт вычислительных технологий СО РАН
3 Институт вычислительных технологий СО РАН, cher@ict.nsc.ru
4 Институт вычислительных технологий СО РАН
Ключевые слова: гидротурбина, численное моделирование, оптимизация, гидродинамические потери энергии, прочность
Страницы: 651-658

Аннотация >>
Система оптимизационного проектирования рабочего колеса гидротурбины [1] расширяется включением экономичных методик расчета потерь энергии во всей проточной части гидротурбины и напряженно-деформированного состояния лопасти. Потери энергии находятся на основе моделирования пространственного турбулентного потока и инженерных полуэмпирических формул. Напряженно-деформированное состояние определяется из решения линейной задачи упругости для изолированной лопасти, нагруженной гидродинамическим давлением, методом граничных элементов. С помощью предложенной системы решается задача проектирования рабочего колеса турбины мощностью 640 МВт, дающего заданную зависимость КПД от режима работы турбины (критерий эффективности). При этом возникающие в нем напряжения не превосходят критического значения (критерий прочности).


15.
К 70-летию Василия Михайловича Фомина

Редколлегия
Сибирское отделение РАН
Страницы: 659-660

Аннотация >>
5 ноября 2010 года исполнилось 70 лет известному ученому, исследователю в области математического моделирования задач механики сплошных сред и машиностроения, действительному члену Российской академии наук Василию Михайловичу Фомину.


16.
К 70-летию Вячеслава Николаевича Ярыгина

Редколлегия
Сибирское отделение РАН
Страницы: 661-662

Аннотация >>
21 сентября 2010 исполнилось 70 лет доктору технических наук профессору Вячеславу Николаевичу Ярыгину.