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 5

1.
Порождение нестационарных вихрей Гёртлера локальными неоднородностями поверхности. Коэффициенты восприимчивости

А. В. Иванов, Ю. С. Качанов, Д. А. Мищенко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
kachanov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: переход к турбулентности, восприимчивость, нестационарная неустойчивость Гёртлера, неоднородности поверхности
Страницы: 537-554

Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование механизма порождения нестационарных вихрей Гёртлера в пограничном слое на вогнутой стенке неоднородностями (вибрациями и неровностями) поверхности. Неоднородности создавались специально разработанным источником возмущений. Они были контролируемыми, локализованными по продольной координате и периодическими по размаху экспериментальной модели. Исследования в малотурбулентной аэродинамической трубе показали, что источник является эффективным инструментом экспериментального изучения задач восприимчивости и устойчивости пограничного слоя с преобладанием неустойчивости Гёртлера. Его работа приводит к порождению нестационарных гёртлеровских вихрей малой амплитуды (десятые и сотые доли процента от скорости основного потока) с заданными параметрами: частотой и поперечной длиной волны. В работе экспериментально количественно изучена задача линейной восприимчивости пограничного слоя к неоднородностям поверхности в широком диапазоне частот для наиболее опасных поперечных масштабов гёртлеровских вихрей. Получены величины амплитуд и фаз коэффициентов восприимчивости. Амплитуды оказались значительно меньше, чем при возбуждении мод других типов гидродинамической неустойчивости (волн Толлмина−Шлихтинга и мод неустойчивости поперечного течения). Обнаружено, что амплитуды коэффициентов восприимчивости существенно растут с частотой, а для высоких частот — и с поперечным масштабом возмущений, хотя для стационарных неровностей поверхности влияния масштаба не наблюдается. Найдено, что частотные зависимости эффективности механизмов устойчивости и восприимчивости разнонаправлены, находятся в конкуренции и могут частично компенсировать друг друга, способствуя развитию в пограничном слое гёртлеровских вихрей широкого диапазона частот.


2.
Влияние глубины пористого покрытия на устойчивость и переход сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине

С. А. Гапонов, Ю. Г. Ермолаев, А. Д. Косинов, В. И. Лысенко, Н. В. Семенов, Б. В. Смородский
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
vl@itam.nsc.ru
Ключевые слова: пористость, сжимаемый пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, гидродинамическая устойчивость
Страницы: 555-560

Аннотация >>
Проведено экспериментальное и теоретическое исследование влияния глубины пористого покрытия на плоской пластине на устойчивость и ламинарно-турбулентный переход сверхзвукового пограничного слоя при числе Маха набегающего потока M = 2. Получено качественное согласование результатов расчетов по линейной теории устойчивости с данными экспериментов по переходу, проведенных на моделях с различной глубиной пористого слоя. Показано, что с уменьшением (в определенном диапазоне) глубины пористого покрытия растет устойчивость пограничного слоя и затягивается ламинарно-турбулентный переход.


3.
Комбинированная система тепловой защиты на основе обращенной вперед полости и встречной струи

Хай-бо Лу, Вей-цианг Лю
Национальный университет оборонной технологии
lhbboo@sohu.com
Ключевые слова: система тепловой защиты, гиперзвук, обращенная вперед полость, встречная струя
Страницы: 561-569

Аннотация >>
Рассматривается комбинированная конфигурация обращенной вперед полости и встречной струи для системы тепловой защиты гиперзвуковых летательных аппаратов. Эффективность охлаждения комбинированной системой тепловой защиты исследовалась численно, и численный метод был верифицирован путем сравнения с экспериментом, имеющимся в открытой литературе. Были получены параметры поля течения, аэродинамическая сила и распределение теплового потока на поверхности. Подробные численные результаты показывают, что этот вид комбинированной системы тепловой защиты имеет превосходные характеристики охлаждения головной части и она пригодна для тепловой защиты гиперзвуковых летательных аппаратов, требующих больших дальности и времени полета.


4.
Численная квадратурная формула для функции Прандтля−Майера при высокой температуре с приложением к воздуху

Тюфик Зеббиш, Мохаммед Баун-джад
Университет СААД Далеб Блиды
z_toufik270169@yahoo.fr
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, высокая температура, функция Прандтля?Майера, квадратура Гаусса?Лежандра, относительная ошибка
Страницы: 571-575

Аннотация >>
При увеличении температуры торможения камеры сгорания или окружающего воздуха удельные теплоемкости и их отношение не остаются постоянными и начинают меняться. Газ остается совершенным, за исключением того, что он будет калорически несовершенным и термически совершенным. Разработана новая обобщенная форма функции Прандтля−Майера путем добавления влияния изменения этой температуры, более низкой, чем порог диссоциации. Представлено новое соотношение в виде интеграла от сложной аналитической функции, имеющей бесконечную производную при критической температуре. В этом контексте представлена надежная формула численной квадратуры. Классическая форма функции Прандтля−Майера совершенного газа становится частным случаем разработанной формы. Проведено сравнение с моделью совершенного газа с целью найти предел ее применимости. Приложения даны для воздуха.


5.
Смешение в микромиксере Т-типа при умеренных числах Рейнольдса

А. В. Минаков1, В. Я. Рудяк2, А. А. Гаврилов1, А. А. Дектерев1
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Сибирский федеральный университет
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)
valery.rudyak@mail.ru
Ключевые слова: микроканалы, микромиксеры, эффективность смешения, гидродинамическое моделирование, скольжение на стенках, вихри Дина
Страницы: 577-587

Аннотация >>
В настоящей работе при помощи систематического численного моделирования исследованы режимы течения и смешения жидкостей в микромиксере Т-типа в диапазоне чисел Рейнольдса от 1 до 1000. Показано, что по мере увеличения чисел Рейнольдса режимы течения и смешения существенно меняются. Всего установлено пять различных режимов течения. Получены зависимости коэффициента трения и эффективности смешения от числа Рейнольдса. Показано резкое увеличение эффективности смешения при переходе течения с симметричного на несимметричный стационарный режим. С другой стороны, в области ламинарно-турбулентного перехода эффективность смешения несколько снижается. Обнаружено существенное влияние наличия скольжения на стенках на структуру течения в канале и эффективность смешения.


6.
Влияние акустических колебаний на устойчивость теплового смерча

А. О. Белоусова, А. Н. Голованов, И. В. Матвеев
Томский государственный университет
mivvas@mail.ru , mivvas@mail.ru , mivvas@mail.ru
Ключевые слова: тепловой смерч, разрушение смерча, акустическое поле
Страницы: 589-594

Аннотация >>
В настоящей работе осуществлялось физическое моделирование тепловых смерчей в лабораторных условиях. В диапазоне 0 ÷ 300 Гц были обнаружены избирательные частоты, при которых наблюдалось разрушение смерча. Для анализа полученных данных проводились измерения профилей скорости при помощи ЛДИС ЛАД-05М. По результатам, полученным для пульсаций скорости, рассчитывался коэффициент корреляции между значениями скорости в измеряемых точках и функцией cos(2π fΔti), описывающей звуковые колебания. В теоретической части работы на основе решения дисперсионного уравнения модели Эйлера была построена граница устойчивости существования смерчей. Получено удовлетворительное согласование экспериментальных результатов с расчетными.


7.
Трансцилляторный перенос тепла в жидкости с газовыми пузырьками

Р. И. Нигматулин, А. И. Филиппов, А. С. Хисматуллин
Стерлитамакская государственная педагогическая академия им. Зайнаб Биишевой
filippovai@rambler.ru
Ключевые слова: жидкость с пузырьками, трансцилляторный теплоперенос, плоская волна, интегральное уравнение, коэффициент теплопроводности
Страницы: 595-612

Аннотация >>
Описана теоретическая модель трансцилляторного теплопереноса, индуцированного всплывающими в жидкости газовыми пузырьками. Для этого температурная задача редуцирована к эквивалентному интегральному уравнению, а поле скоростей в жидкой фазе представлено в виде структур типа бегущей и стоячей волн. Найдены соотношения для вычисления коэффициента трансцилляторного переноса.


8.
Влияние аномальной зависимости плотности воды от температуры на конвекцию при боковом нагреве

В. И. Букреев, А. В. Гусев
Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН
bukreev&hydro.nsc.ru
Ключевые слова: аномальная зависимость плотности воды от температуры, боковой нагрев, конвективная неустойчивость
Страницы: 613-622

Аннотация >>
Приведены результаты экспериментального исследования картины движения пресной воды в лотке ограниченных размеров при боковом нагреве. Начальная температура воды в лотке изменялась в диапазоне от 0 до 22 °С. Показано, что в окрестности начальной температуры в лотке, равной температуре, при которой вода имеет максимальную плотность (около 4 °С), происходят качественные изменения картины движения. При начальной температуре в лотке больше или равной 4 °С нагретая вода распространяется в виде относительно тонкой поверхностной струи, а при отражении струи от торцевых стенок лотка накапливается только в верхнем слое. При начальной температуре в лотке меньше 4 °С развивается конвективная неустойчивость. При этом часть нагретой воды погружается на дно. Приведены соответствующие иллюстрации и количественная информация о распределениях температуры и скорости.


9.
Сопряженный конвективный теплообмен кристалла с окружающей средой в режиме термогравитационной конвекции в методе Чохральского

В. С. Бердников, А. М. Григорьева, М. С. Клещенок
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
berdnikov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: рост кристаллов, сопряженный теплообмен, термогравитационная конвекция, поля температуры в кристаллах, численное моделирование, метод конечных элементов
Страницы: 623-636

Аннотация >>
Приведены результаты численных исследований сопряженного конвективного теплообмена в системе, геометрически подобной системе кристалл−газ−корпус ростовой камеры в методе Чохральского. Методом конечных элементов решены уравнения термогравитационной конвекции в приближении Буссинеска в переменных: температура, функция тока и вихрь в цилиндрических координатах. Исследована теплоотдача от кристалла в диапазоне чисел Грасгофа 100 ≤ Gr ≤ 104 при фиксированной геометрии расчетной области. Изучена зависимость полей температуры в кристалле кремния от интенсивности конвекции в газе (аргоне).


10.
Тепловое расширение искусственных графитов в интервале температур 293−1650 K

С. В. Станкус1, О. С. Яцук1, Е. И. Жмуриков2, Луиджи Текчио3
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
2 Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН
3 Национальный институт ядерной физики
stankus@itp.nsc.ru
Ключевые слова: коэффициент теплового расширения, графит, твердое состояние, высокие температуры
Страницы: 637-642

Аннотация >>
Представлены результаты исследования теплового расширения графитов марок МПГ-6 и AXF-5Q, а также углеродного композита на основе изотопа 13С в интервале температур 293−1650 K. Измерения проведены дилатометрическим методом на установке DIL-402C производства фирмы NETZSCH (Германия) с погрешностью (1÷4)×10−7 K−1. Получены аппроксимационные зависимости среднего интегрального коэффициента линейного расширения от температуры, рассчитаны справочные таблицы. Показано, что коэффициент теплового расширения композита 13С существенно меньше, чем у МПГ-6 и AXF-5Q. Дано объяснение этого явления.


11.
Изменение оптических свойств системы оксидная пленка−металл в процессе роста пленки: компьютерное моделирование

С. П. Русин
Объединенный институт высоких температур РАН
sprusin@yandex.ru
Ключевые слова: оксидная пленка, эффективная отражательная способность, рост толщины пленки
Страницы: 543-654

Аннотация >>
Представлены результаты компьютерного моделирования отражательных свойств системы оксидная пленка−металл в процессе окисления в воздушной среде. В качестве исходных данных использовались комплексные показатели преломления для оксидной пленки и металла. Рассматриваются тонкие пленки (толщина пленки соизмерима с длиной волны падающего излучения) и толстые пленки (толщина пленки много больше длины волны падающего излучения). Для тонкой пленки выделен параметр, который характеризует цикличность отражательной способности системы в процессе роста толщины пленки. Показано, что параметр цикличности не зависит от оптических свойств металлической подложки. В воздушной среде этот параметр определяется комплексным показателем преломления пленки, ее толщиной и направлением падающего излучения. Для толстой пленки приведены соотношения для оценки отражательной способности системы в процессе роста оксидной пленки.


12.
Математическое моделирование физико-химических процессов сжигания углей в камерных топках котельных агрегатов на основе пакета прикладных программ FIRE 3D

А. В. Гиль1, А. В. Старченко2
1 Томский политехнический университет
2 Томский государственный университет
AndGil@tpu.ru
Ключевые слова: котел, уголь, горение, теплообмен, аэродинамика, температура, влажность угля, математическое моделирование
Страницы: 655-671

Аннотация >>
Выполнены исследования топочных процессов сжигания полифракционного высокозольного каменного экибастузского угля в топочной камере котельного агрегата ПК-39 и высоковлажного бурого березовского угля в топке котла БКЗ-210-140 на основе математического моделирования с использованием пакета прикладных программ FIRE 3D [1-3]. Приведены результаты численного моделирования процессов аэродинамики, теплообмена и горения в топочном объеме и их сравнение с результатами натурных испытаний.