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

2012 год, номер 2

1.
Исследование третьего кризиса теплоотдачи на вертикальной поверхности

Б. П. Авксентюк1, В. В. Овчинников2
1 Винницкий торгово-экономический институт Киевского национального торгово-экономического университета
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
avks@itp.nsc.ru
Ключевые слова: кипение, кризис теплоотдачи, фронт испарения, недогрев
Страницы: 135-142

Аннотация >>
Экспериментально исследован процесс возникновения третьего кризиса теплоотдачи при вертикальном расположении поверхности нагрева. Опыты проводились c ацетоном в условиях насыщения при давлениях в рабочем объеме от 20 до 28 кПа. Во всех опытах возникновению третьего кризиса теплоотдачи предшествовало распространение вдоль теплоотдающей поверхности фронта испарения. Пороговые значения плотностей тепловых потоков, выше которых формируется устойчивая паровая пленка на всей поверхности нагрева, при вертикальном расположении теплоотдающей поверхности меньше, чем при горизонтальном. Получены данные по пороговым значениям плотностей теплового потока и перегревов перед вскипанием, выше которых наблюдалось формирование фронтов испарения. Определена область для режимных параметров, при которых после вскипания происходило образование на поверхности нагревателя очагов неустойчивого пленочного кипения.


2.
Теплообмен и кризисные явления при кипении в пленках смесей фреонов, стекающих по оребренной трубе

А. Н. Павленко1, Н. И. Печеркин2, О. А. Володин2
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный университет
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
volodin@ngs.ru
Ключевые слова: теплообмен, пленочное течение, пузырьковое кипение, кризисные явления, сухие пятна, структурированные поверхности, фреоны, бинарные смеси
Страницы: 143-154

Аннотация >>
В работе представлены результаты исследования гидродинамики, теплообмена и кризисных явлений в стекающих по поверхностям различной геометрии ламинарно-волновых пленках жидкости. Рабочей жидкостью служила смесь фреонов R21/R114 с начальной концентрацией легкокипящей компоненты 4−16,6 %. Пленочное число Рейнольдса на входе в экспериментальный участок варьировалось от 60 до 700. Плотность теплового потока изменялась в диапазоне 0−5 Вт/см2. Визуализация и запись изображения волновой поверхности пленки стекающей жидкости, образования сухих пятен, проводились на высокоскоростную цифровую видеокамеру. Приведены результаты изучения волновой структуры поверхности пленки, измерения коэффициентов теплоотдачи в режиме кипения и критических тепловых потоков при течении пленки по гладкой и структурированной поверхностям.


3.
Теплообмен при гранулировании свинецсодержащих алюминиевых сплавов в водной среде

А. П. Скуратов, А. А. Пьяных
Сибирский федеральный университет
a.skuratov@mail.ru, piartex@gmail.com
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, легирование, свинец, гранулирование, теплообмен, математическая модель
Страницы: 155-162

Аннотация >>
Работа посвящена исследованию теплофизических процессов при получении гранул свинецсодержащего алюминиевого сплава. Предложена математическая модель теплообмена, на основе которой проведено расчетное исследование охлаждения в водной среде капли расплава различного размера. С использованием лабораторного эксперимента уточнены краевые условия для моделирования и оценено качество получаемых гранул.


4.
Улавливание пыли из пылепарогазовой смеси в конденсаторе с наклонными трубами

Л. В. Романова1, И. И. Гогонин2
1 Санкт−Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
gogonin@itp.nsc.ru
Ключевые слова: влажный пар, щелочные капли, пылевые частицы, пылепароочистительный конденсатор
Страницы: 163-169

Аннотация >>
В данной статье представлены результаты исследований по улавливанию твердых частиц и капель на поверхности наклонных труб при конденсации пара из парогазовых выбросов сульфат-целлюлозного производства в газоочистном конденсаторе.


5.
Численное моделирование естественной конвекции в лежащей капле жидкости

М. В. Барташевич, И. В. Марчук, О. А. Кабов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
bartashevichmv@gmail.com
Ключевые слова: лежащая капля, конвективный теплообмен, термоконвекция
Страницы: 171-182

Аннотация >>
Численно исследован теплообмен в лежащей капле жидкости. Разработан программный комплекс, позволяющий решать задачи конвекции в осесимметричной полусферической капле, а также в сферическом слое. Задача на установление равновесного состояния в капле решается в переменных: температура, функция тока, вихрь скорости. Проведены расчеты для капель воды, этилового спирта и модельных жидкостей. Варьировались: интенсивность теплоотдачи от поверхности капли, безразмерные критерии Рэлея и Марангони, а также характерный перепад температуры. Установлено, что зависимость интенсивности конвективного течения от интенсивности теплоотдачи на поверхности капли имеет максимум. Получена двухвихревая структура в неподвижном полусферическом профиле капли жидкости при сравнимых значениях поверхностных термокапиллярных и объемных термогравитационных сил. Показано, что доминирующим в структуре течения может быть как термокапиллярный, так и термогравитационный вихри.


6.
Моделирование волновых режимов на пленке вязкой жидкости, стекающей по вертикальной плоскости

О. Ю. Цвелодуб
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный университет
tsvel@itp.nsc.ru
Ключевые слова: стекающая пленка, модельное уравнение, эволюция, семейства решений
Страницы: 183-192

Аннотация >>
Рассматривается эволюция возмущений на поверхности пленки жидкости, свободно стекающей по вертикальной плоскости. В случае малых чисел Рейнольдса задача сводится к исследованию одного уравнения, описывающего эволюцию возмущений толщины пленки. С использованием информации о структуре семейств стационарно-бегущих решений этого уравнения выявлены характерные сценарии эволюции периодических возмущений.


7.
Влияние чисел Прандтля и Кнудсена на процесс переноса тепла в задаче о плоском течении Пуазейля

В. Н. Попов, Д. А. Рудный
Северный (Арктический) федеральный университет
popov.vasily@pomorsu.ru
Ключевые слова: уравнение Больцмана, модельные кинетические уравнения, модели граничных условий, течение газа в канале, число Прандтля, число Кнудсена
Страницы: 193-200

Аннотация >>
В рамках кинетического подхода для произвольных значений числа Прандтля построено аналитическое (в виде ряда Неймана) решение задачи о вычислении потока тепла в плоском канале при наличии параллельного стенкам градиента давления (в задаче о плоском течении Пуазейля). В качестве основного уравнения используется эллипсоидально-статистическая модель кинетического уравнения Больцмана, а в качестве граничного условия ⎯ модель диффузного отражения. Проведенный численный анализ окончательных выражений, полученных в настоящей работе, показал существенную зависимость потока тепла от значения числа Прандтля газа для каналов, толщина которых сравнима со средней длиной свободного пробега молекул газа.


8.
Воздействие сетчатых экранов на волновое сопротивление затупленного тела в сверхзвуковом потоке

С. Г. Миронов1, К. М. Сердюк2
1 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН; Новосибирский государственный университет
2 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
mironov@itam.nsc.ru, colapis@mail.ru
Ключевые слова: сверхзвуковые течения, плоские сетчатые экраны перед торцом цилиндра, волновое сопротивление
Страницы: 201-208

Аннотация >>
Приведены результаты экспериментального исследования воздействия плоских сетчатых экранов на волновое сопротивление цилиндра с плоским торцом, продольно обтекаемым сверхзвуковым потоком воздуха при числе Маха М = 4,85. Получены данные о снижении аэродинамического сопротивления при использовании сеток различной геометрии и прозрачности, расположенных перед торцом цилиндра. Проведены весовые, пневмометрические измерения, измерение векторного поля скоростей PIV-методом, а также визуализация поля течения вокруг системы цилиндр ⎯ сетчатый экран. Показана возможность существенного (до 45 %) снижения волнового сопротивления цилиндра с сетчатым экраном, дана физическая интерпретация эффекта снижения волнового сопротивления.


9.
О классификации режимов течения в канале с внезапным расширением

П. В. Булат1, О. Н. Засухин2, В. Н. Усков2
1 ООО «ВНХ-Проект» НОЦ «Механика»
2 Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Маршала Д.Ф. Устинова
pavelbulat@mail.ru
Ключевые слова: донное давление, донная область, режимы течения, нестационарные процессы
Страницы: 209-222

Аннотация >>
Рассмотрены сверхзвуковые течения газа в окрестности донной области, получившие название течений с внезапным расширением потока. На основе результатов экспериментальных исследований дана полная классификация режимов течения: стационарных, колебательных и переходных. Выявлен гистерезис смены режимов при увеличении и уменьшении полного давления газа перед соплом. Установлены типичные ударно-волновые конфигурации, возникающие при истечении струи в канал на различных режимах. Тип ударно-волновой структуры, характер взаимодействия слоя смешения струи со стенкой или с возвратным течением, втекающим в канал из окружающей среды, определяет соответствующий режим. Сочетание физического и численного экспериментов с расчетами донного давления по разработанной авторами полуэмпирической модели позволило выявить новые режимы течения, которые не исследовались ранее.


10.
Моделирование толстого турбулентного пограничного слоя в условиях эксперимента в аэродинамической трубе

В. И. Корнилов, А. В. Бойко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: моделирование, несжимаемый турбулентный пограничный слой, плоская пластина, турбулизаторы
Страницы: 223-234

Аннотация >>
Выполнены экспериментальные исследования получения возможности в условиях аэродинамической трубы дозвуковых скоростей повышенных чисел Рейнольдса Re** путем моделирования толстого турбулентного пограничного слоя на плоской пластине, обладающего свойствами равновесного (по Клаузеру) сдвигового потока. Показано, что турбулизаторы, выполненные в виде цилиндров варьируемой высоты h диаметром d = 3 мм, установленные в два ряда по нормали к обтекаемой стенке, являются достаточно эффективным средством модификации турбулентного пограничного слоя с целью решения поставленной задачи. В большинстве случаев осредненные и пульсационные параметры пограничного слоя имеют характерные для естественно развивающегося турбулентного пограничного слоя значения на расстоянии порядка 530 калибров цилиндра. Профили средней скорости с искусственно увеличенной толщиной пограничного слоя с хорошей точностью аппроксимируются в переменных закона стенки известным законом распределения скоростей, справедливым в каноническом пограничном слое.


11.
Эволюция кинематической структуры потока за поперечным выступом в канале на переходных режимах течения

О. А. Душина, В. М. Молочников, Н. И. Михеев, А. А. Паерелий
Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН
vmolochnikov@mail.ru
Ключевые слова: визуализация течения, ламинарно-турбулентный переход, крупномасштабные вихревые структуры, динамика кинематической структуры потока, поперечный выступ
Страницы: 235-243

Аннотация >>
Представлены результаты визуализации отрывного течения за поперечными выступами двух форм в канале в диапазоне чисел Рейнольдса, включающем различные этапы перехода к турбулентности. Получены данные о динамике кинематической структуры течения и эволюции крупномасштабных поперечных вихревых структур, формирующихся в слое смешения на поздних стадиях ламинарно-турбулентного перехода. Выполнена количественная оценка частоты формирования вихрей и скорости их конвективного переноса. Выявлены особенности структуры течения для выступов исследуемых форм.


12.
Расчет критических режимов эжекторов с сужающимися камерами

А. В. Соболев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
sobolev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: газовые и паровые эжекторы, реальные газы, конденсация, критические режимы, расчетные характеристики
Страницы: 245-255

Аннотация >>
Представлена методика расчета эжекторов с сужающимися камерами с учетом конденсации в рабочем сопле и камере эжектора. Выполнены расчеты в широком диапазоне температур рабочего и низконапорного газов. Выявлены различия в свойствах газовых и паровых эжекторов. В газовых эжекторах предельные коэффициенты эжекции достигаются при увеличении температуры рабочего газа, в паровых эжекторах наиболее высокие характеристики получены при использовании насыщенного пара.


13.
Формирование конических отрывных зон при натекании сверхзвуковой струи на преграду в условиях ХГН

А. П. Алхимов, В. Ф. Косарев, С. В. Клинков, А. А. Сова, Г. В. Трубачеев, В. Н. Зайковский
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
vkos@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковая струя, коническая отрывная зона, холодное газодинамическое напыление
Страницы: 257-264

Аннотация >>
Рассмотрено натекание сверхзвуковой струи на преграду, перед которой искусственно с помощью иглы или частицы создается коническая отрывная зона в условиях, близких по геометрическим и динамическим параметрам к условиям холодного газодинамического напыления. Проведено численное моделирование, результаты которого качественно соответствуют наблюдаемым экспериментальным данным. Предварительный анализ формирующейся картины натекания показывает, что в локальной кольцевой области возможна реализация более благоприятных условий холодного газодинамического напыления высокодисперсных частиц с размером близким или несколько меньше 1 мкм, чем в обычных условиях.