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

2012 год, номер 6

1.
Численные и экспериментальные исследования обтекания каверны высокоэнтальпийным высокоскоростным потоком

М. А. Гольдфельд1,2, Ю. В. Захарова1,2, Н. Н. Федорова2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
2Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет
nfed@itam.nsc.ru
Ключевые слова: высокоскоростные высокоэнтальпийные течения, каналы технических устройств, каверна, турбулентность, эксперимент, математическое моделирование
Страницы: 673-687

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального и численного исследования сверхзвуковых турбулентных высокоэнтальпийных течений в каналах с каверной. На основе экспериментальных исследований, проведенных в аэродинамической установке кратковременного действия ИТ-302М, получены данные о структуре течений и распределения статического давления вдоль стенок модели, которые использованы для верификации численного алгоритма. В расчетах проведены параметрические исследования влияния числа Маха, конфигурации каверны и температурного фактора на параметры течений. Численно показано, что изменение указанных параметров приводит к изменению режима течения в окрестности каверны.


2.
Экспериментальное исследование эволюции поля температуры в канале с гофрированной стенкой при скачкообразном изменении теплового потока

Б. В. Перепелица
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
perep@itp.nsc.ru
Ключевые слова: температура, нестационарный теплообмен, турбулентность, стенка, ребра, поток, теплообменник
Страницы: 689-696

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования нестационарного поля температуры в потоке и на поверхности канала с гофрированной стенкой при скачкообразном изменении во времени тепловыделения. Измерения выполнены при течении воздуха в прямоугольном канале, одна нагреваемая стенка которого представляла гофрированную пластину с гофрами треугольного сечения, ориентированными под углом 45° к направлению основного потока. Измерения проведены с помощью микротермопар толщиной менее 10 микрон. Проведенные исследования выявили характерные закономерности в эволюции температуры в потоке и по периметру нагреваемого ребра. Экспериментальные данные зависимости температуры от времени хорошо аппроксимируются экспоненциальной функцией.


3.
Магнитогидродинамическое свободноконвективное течение по изотермической вертикальной конической поверхности с вязкостью, зависящей от температуры

Е. Сандапани1, А. Р. Рагаван2, Говиндасами Палани2
1 Университет Мадраса
2 Госудственный колледж искусств им. Амбедкара
gpalani32@yahoo.co.in
Ключевые слова: вершина, магнитогидродинамика, конечная разность, число Нуссельта, вертикальный конус, переменная вязкость
Страницы: 697-710

Аннотация >>
В настоящей работе изучается свободноконвективное течение по изотермической вертикальной конической поверхности, погруженной в жидкость с переменной вязкостью и магнитогидродинамическими свойствами. При использовании соответствующих переменных базовые уравнения преобразуются в безразмерные уравнения пограничного слоя. Эти уравнения затем решаются численно с использованием очень эффективного неявного конечно-разностного метода, известного как схема Кранка−Николсона. В работе рассматриваются подробные результаты для скорости, температуры, поверхностного трения и коэффициентов теплопереноса для ряда значений вязкости, параметра магнитного поля и числа Прандтля. Для проверки обоснованности полученных численных результатов проведено сравнение с данными литературных источников и обнаружено идеальное их соответствие.


4.
Математическое моделирование пленочных течений жидкости с «сухими» пятнами

Л. И. Мальцев, Д. С. Заварзин
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
maltzev@itp.nsc.ru
Ключевые слова: стекающая пленка жидкости, разрыв пленки, сухое пятно, моделирование
Страницы: 711-718

Аннотация >>
Выполнено моделирование пленочных изотермических течений вязкой, весомой, капиллярной жидкости с сухими пятнами. Построен алгоритм расчета формы валика, ограничивающего сухое пятно, и течения жидкости в валике на основе учета сил тяжести, сил поверхностного натяжения и трения, а также инерционных эффектов. Проведено сравнение результатов расчета по данному методу с имеющимися экспериментальными данными и данными расчетов по методу, учитывающему только силы весомости и капиллярные силы. Показано, что при малых числах Рейнольдса методы расчета дают близкие результаты, которые хорошо совпадают с экспериментальными результатами, однако при числах Рейнольдса, бóльших единицы, результаты расчетов по двум методам различаются существенно.


5.
Гидродинамические особенности процессов истечения вскипающей жидкости

Р. Х. Болотнова1, В. А. Бузина2, М. Н. Галимзянов2, В. Ш. Шагапов1
1 Институт механики Уфимского научного центра РАН
2 Институт механики Уфимского научного центра РАН; ФГБОУ ВПО "Башкирский государственный университет"
bolotnova@anrb.ru
Ключевые слова: разгерметизация, истечение вскипающей жидкости, математическое и численное моделирование
Страницы: 719-730

Аннотация >>
Исследуются нестационарные процессы истечения вскипающей жидкости при разгерметизации трубы высокого давления, сопровождающиеся прохождением быстрой волны разрежения и установлением режима истечения, когда в процессе экспериментов в жидкости внутри трубы значительное время фиксируется постоянное давление, соответствующее перегретому состоянию. Для описания процесса принята двухфазная, гомогенная, односкоростная, однотемпературная, однодавленческая модель парожидкостной среды. Термодинамические свойства воды и пара описываются единым широкодиапазонным уравнением состояния в аналитической форме. Интенсивность испарения принимается зависящей от числа и радиуса пузырьков, степени перегрева, теплоты парообразования, коэффициента теплопроводности и чисел Нуссельта и Якоба. Предложено объяснение долговременного нахождения жидкости в перегретом состоянии, связанное с капиллярными эффектами на межфазной границе при ограничении радиуса пузырьков и ростом объемного паросодержания за счет зарождения новых пузырьков на неоднородных примесных частицах. На завершающей стадии парообразование происходит при постоянном числе пузырьков за счет роста их радиуса. Получено удовлетворительное согласие с экспериментальными данными для регистрируемых зависимостей давления и объемного паросодержания.


6.
Определение термокинетических постоянных процесса сушки степных горючих материалов

А. И. Фильков
Томский государственный университет
filkov@mail.tsu.ru
Ключевые слова: сушка, степные горючие материалы, термокинетические постоянные, обратные задачи
Страницы: 731-738

Аннотация >>
На основе полученных экспериментальных данных с помощью разработанной методики решения обратных кинетических задач определены термокинетические постоянные процессов сушки различных образцов степных горючих материалов. Установлено, что анатомическое строение рассмотренных горючих материалов является доминирующим параметром, влияющим на процессы испарения. Предложен основной проводник горения для прогноза пожарной опасности на данной местности.


7.
Решение методом быстрых разложений задачи о сушке зерна

А. Д. Чернышов1, И. О. Павлов1, Е. В. Воронова1, В. В. Горяйнов2
1 Воронежская государственная технологическая академия
2 Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
chernyshovad@mail.ru, gorvit77@mail.ru
Ключевые слова: сушка, температура, влагосодержание, зерно пшеницы, шар, разложения, быстрые ряды Фурье
Страницы: 739-749

Аннотация >>
Приведены краткие сведения о построении быстрых разложений. На их основе рассмотрен нестационарный термический процесс сушки зерна, описываемый системой уравнений А.В. Лыкова. Решение имеет аналитическую форму в виде суммы специальной граничной функции и быстрых рядов Фурье таким образом, что в рядах можно сохранять всего по одному первому слагаемому, поскольку последующие члены быстро убывают. Это упрощение приводит к линейной системе четырех обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка с постоянными коэффициентами. При этом максимальная погрешность составляет 10−2. Если требуется более высокая точность (~ 10−3), то в рядах следует учитывать по два члена и система будет содержать шесть подобных уравнений, и т. д. Данное решение позволяет вычислить температуру и влагосодержание в любой точке зерна в любой момент времени.


8.
Анализ нестационарного метода измерения интегрального коэффициента излучения

В. А. Архипов1,2, И. К. Жарова2, В. Д. Гольдин2, Н. И. Куриленко3, Г. Я. Мамонтов4
1 Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН
2 НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета
3 Тюменский государственный архитектурно-строительный университет
4 Томский государственный архитектурно-строительный университет
zharova@niipmm.tsu.ru
Ключевые слова: радиационный теплообмен, интегральный коэффициент излучения, теплозащитные материалы, экспериментальные методы, обратные задачи теплопроводности, вычислительный эксперимент
Страницы: 751-760

Аннотация >>
Проведен анализ методов измерения интегрального коэффициента излучения применительно к теплозащитным материалам в диапазоне температур, близких к температурам термодеструкции. Предложен модифицированный нестационарный метод измерения интегрального коэффициента излучения поверхности теплозащитных материалов. Метод основан на измерении температуры образца в процессе его остывания и использовании аппарата обратных задач теплопроводности. Повышение точности измерения интегрального коэффициента излучения достигается за счет учета неравномерности температурного поля в образце.


9.
Электродуговой плазмотрон для нагрева водяного пара

А. С. Аньшаков1,2, С. И. Радько2, Э. К. Урбах1, А. Э. Урбах1, В. А. Фалеев1
1 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
2 Новосибирский государственный технический университет
anshakov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: плазмотрон, водяной пар, трубчатый электрод, напряженность электрического поля, энергетические характеристики
Страницы: 761-763

Аннотация >>
Предложена и реализована конструктивная схема электродугового плазмотрона с медными трубчатыми электродами для генерации пароводяной плазмы. Приведены полученные экспериментальные данные по энергетическим характеристикам плазмогенератора мощностью до 100 кВт.


10.
Современные проблемы термодинамики

И. И. Новиков
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
vvro@mail.ru
Ключевые слова: энергетика, внутренний электролиз, атомная энергия, термоядерный реактор, комбинированные циклы, электронные и ионные цепи
Страницы: 765-767

Аннотация >>
Анализируется роль энергии и методы ее сбережения для развития человеческого общества и самой жизни. Отмечается важность использования в будущем космических энергетических потоков, энергии морей и океанов, включая воздушный океан. Рассматривается идея устройства для получения электрической энергии и чистых веществ с использованием хлористого натрия, запасы которого на планете не ограничены. Бросая ретроспективный взгляд на развитие энергетики от элементарного костра до современной электростанции, мы видим, что используется наиболее простой способ получения теплоты в виде прямого взаимодействия горючего с окислителем. Но можно было бы сжигать уголь, т. е. углерод в расплаве солей, например, хлористого натрия, что было бы рациональнее и эффективнее. При положительном решении поставленных проблем мы овладели бы всеми энергетическими возможностями вещества, а ведь именно это составляет главную задачу термодинамики, как одной из основных наук об энергии.


11.
Классическая теория гомогенного зародышеобразования в перегретых жидкостях и ее экспериментальная проверка

Г. В. Ермаков, Е. В. Липнягов, С. А. Перминов
Институт теплофизики УрО РАН
Serp57@gmail.com
Ключевые слова: метастабильные состояния при фазовых переходах первого рода, перегретые жидкости, классическая теория гомогенного стационарного зародышеобразования в перегретых жидкостях, экспериментальные методы определения негомогенности и нестационарности вскипания пе
Страницы: 769-780

Аннотация >>
В настоящей работе подводится итог цикла работ, посвященных определению характера вскипания перегретой жидкости в стеклянном капилляре на границе достижимого перегрева. После краткого исторического введения приводится короткое изложение теории гомогенного зародышеобразования. Рассмотрен результат специально поставленных опытов для определения стационарности случайного процесса рождения сверхкритического зародыша. Из опытов следует, что этот процесс нестационарен. На основе большой выборки времен жизни перегретой жидкости сделаны непараметрическая и параметрическая оценки функций распределения и зависимости частоты вскипания от времени. Сравнение полученных результатов с экспоненциальным распределением показывает значительные расхождения между ними, что также свидетельствуют о нестационарности исследуемого случайного процесса. Рассматриваются специальные опыты и расчеты по оценке гомогенности вскипания перегретой жидкости на границе достижимого перегрева. Показано, что в опытах со стеклянными капиллярами вскипание реализуется на стенке. В качестве наиболее убедительного доказательства гетерогенности вскипания перегретой жидкости в стеклянном капилляре приводятся результаты скоростной видеосъемки в силилированном и в чистом капиллярах.


12.
Описание поведения SF6 в области состояний от тройной точки до сверхкритического флюида

П. П. Безверхий1, В. Г. Мартынец1, Э. В. Матизен1, А. Б. Каплун2, А. Б. Мешалкин2
1 Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН
2 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
ppb@niic.nsc.ru
Ключевые слова: SF6, комбинированное уравнение состояния, критическая точка, теплоемкость
Страницы: 781-791

Аннотация >>
Проведена аппроксимация Р-ρ-Т данных SF6 комбинированным уравнением состояния в интервалах приведенных плотностей (0 < ρ /ρc < 2,5) и температур (225 < Т < 340 K). Уравнение состояния, имеющее вид явного выражения давления Р от ρ и T, включает в себя новую регулярную часть для аппроксимации Р-ρ-Т данных в жидких и газовых областях состояний вне критической области, непараметрическое масштабное уравнение состояния, работающее вблизи критической точки парообразования, и новую кроссоверную функцию для объединения этих уравнений. Регулярная часть объединенного уравнения состояния содержит 8 простых членов уравнения с восемью подгоночными параметрами, три из которых определяются условиями в критической точке. Общее число системно-зависимых констант 14, включая критические значения Р, ρ, Т. Для масштабной части уравнения состояния использованы критические индексы трехмерной модели Изинга. При аппроксимации новым комбинированным уравнением высокоточных Р-ρ-Т данных SF6 получено их описание с погрешностью по давлению не более ± 0,35 % во всей области газовых и жидких состояний. По константам комбинированного уравнения рассчитана теплоемкость Cv на критической изохоре. Результаты расчета совпадают с известными экспериментальными данными в пределах их погрешности. Предсказано поведение Cv на изотермах в широкой области плотностей и дано сравнение с предсказаниями других современных уравнений состояния.


13.
Исследование термической стабильности водных растворов алифатических спиртов

Т. А. Джаппаров, А. Р. Базаев
Институт проблем геотермии ДНЦ РАН
Timur507@mail.ru
Ключевые слова: термическая стабильность, термическое разложение, скорость термического разложения, концентрация
Страницы: 793-798

Аннотация >>
Исследовано термическое разложение чистых и растворенных в воде алифатических спиртов (метанола, этанола, 1-пропанола, 1-бутанола) методом определения роста давления в закрытой системе при постоянной температуре опыта в диапазоне 513,15÷643,15 K. Определены температуры начала термического разложения молекул спиртов в зависимости от их концентрации в растворах. По росту давления в единицу времени (ΔPτ) в реакторе (пьезометре) постоянного объема оценена величина скорости разложения в зависимости от температуры и состава раствора.


14.
Температуры Дебая жидких металлов

К. Б. Панфилович, Э. Э. Валеева
Казанский национальный исследовательский технологический университет
elviravaleeva75@yandex.ru
Ключевые слова: жидкие металлы, температура Дебая, поверхностное натяжение, тепловое излучение
Страницы: 799-802

Аннотация >>
На основании теории размерностей была определена взаимосвязь температур Дебая с интегральными полусферическими потоками теплового излучения и коэффициентами поверхностного натяжения жидких металлов. Получены соотношения для расчета температур Дебая жидких металлов. Установлена периодичность изменения температур Дебая жидких металлов в соответствии с периодическим законом Д.И. Менделеева.