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

2013 год, номер 3

1.
Исследование кольцевого сопла на продуктах сгорания углеводородных топлив

В.А. Левин1, Н.Е. Афонина1, В.Г. Громов1, Г.Д. Смехов1, А.Н. Хмелевский1, В.В. Марков1,2
1Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва
gromov@imec.msu.ru
2Математический институт им. В.А. Стеклова РАН
Ключевые слова: тяговый реактивный модуль, сопло Лаваля, кольцевое сопло, скачок уплотнения, горение
Страницы: 269-276

Аннотация >>
Методами натурного и вычислительного экспериментов исследованы течения в тяговом реактивном модуле с кольцевым соплом и с дефлектором в виде сферического сегмента. В качестве рабочего газа использовались продукты сгорания смесей воздуха с ацетиленом, газофазными авиационным керосином и природным газом. Экспериментальные исследования проводились в импульсной аэродинамической установке в диапазоне давления торможения от 0,48 до 2,05 МПа. Расчеты для случаев истечения продуктов сгорания в наземных и высотных условиях выполнялись по оригинальным вычислительным программам, в которых использовались системы уравнений Эйлера и Навье-Стокса, дополненные уравнениями химической кинетики. Установлено, что тяга реактивного модуля с кольцевым соплом в высотных условиях почти вдвое превосходит тягу звукового сопла, но меньше (примерно на 25 %) тяги идеального расчетного сопла Лаваля, причем разница заметно снижается с уменьшением высоты полёта и давления торможения.


2.
Интенсификация смешения малоразмерными струями в эжекторах с центральным соплом

А.В. Соболев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
sobolev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сужающаяся камера, центральное сопло, интенсификация смешения, малоразмерные струи, критический режим, экспериментальные и расчетные характеристики
Страницы: 277-281

Аннотация >>
Выполнено экспериментальное исследование влияния интенсификации смешения малоразмерными струями на запуск и характеристики газового эжектора с центральным соплом и сужающейся камерой смешения. Показано, что при больших расходах низконапорного газа критический режим не устанавливается из-за формирования толстого дозвукового слоя у стенки камеры. В этих случаях осуществлялся ступенчатый запуск. Диапазон критических режимов ограничивается точкой перегрузки, в которой скорость у стенки камеры становится звуковой. Срыв критического режима за точкой перегрузки происходит вследствие распространения противодавления по дозвуковому слою вверх по потоку. Интенсификация смешения обеспечивает выравнивание профиля скорости и расширение диапазона критических режимов. Несмотря на улучшение характеристик, смешение в эжекторе с центральным соплом остается неполным. Экспериментальные характеристики сравниваются с расчетными. Процесс смешения является изобарическим в расчете без учета диссипативных потерь, из-за которых происходит повышение давления смеси рабочего и низконапорного газов.


3.
Влияние вибрации на область с газом при адиабатических и изотермических граничных условиях

П.Т. Зубков1,2, А.В. Яковенко1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Тюмень
annyakovenko@yandex.ru
2Тюменский государственный университет
Ключевые слова: ударная волна, акустическая волна, совершенный газ, частота колебания, амплитуда колебания
Страницы: 283-294

Аннотация >>
Численно исследуется влияние вибрации на поведение совершенного вязкого газа внутри прямоугольной полости. Сравниваются процессы тепломассообмена газа в области при изотермических и адиабатических граничных условиях. Задача решается в одномерной постановке.


4.
Формирование толстого турбулентного пограничного слоя с помощью решетки стержней

В.И. Корнилов, А.В. Бойко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: моделирование, эксперимент, несжимаемый турбулентный пограничный слой, плоская пластина, решетка цилиндрических стержней
Страницы: 295-308

Аннотация >>
Выполнены экспериментальные исследования, направленные на изучение возможности моделирования толстого равновесного (по Клаузеру) несжимаемого турбулентного пограничного слоя на плоской пластине ограниченной длины с помощью решетки цилиндрических стержней. Показано, что решетка, стержни которой располагаются параллельно обтекаемой поверхности, является эффективным средством модификации турбулентного пограничного слоя. В большинстве случаев осредненные и пульсационные параметры пограничного слоя имеют характерные для естественно развивающегося турбулентного пограничного слоя значения на расстоянии порядка 600 диаметров цилиндрического стержня. Показано, что профили средней скорости с искусственно увеличенной толщиной пограничного слоя с удовлетворительной точностью аппроксимируются в переменных закона стенки и обобщаются единой зависимостью с использованием эмпирического масштаба скорости для внешней области. Использование комбинированного метода воздействия на сдвиговое течение улучшает процесс моделирования турбулентных пульсаций скорости в пограничном слое.


5.
Интерференционное действие слабоподатливых границ в градиентных течениях

Б.Н. Семенов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
boris_n_semenov@mail.ru
Ключевые слова: снижение сопротивления, податливое покрытие
Страницы: 309-314

Аннотация >>
Условия возможности снижения гидродинамического сопротивления податливыми покрытиями рассмотрены с двух позиций: затягивания ламинарного течения и изменения порождения турбулентности в пристенной области. Отмечены сильное влияние продольного градиента давления и целесообразность поиска ламинаризованных обводов при наличии податливых покрытий.


6.
Экспериментальное исследование текстурного перехода в жидких кристаллах под воздействием касательного напряжения поверхностного трения

Г.М. Жаркова, В.Н. Коврижина, А.П. Петров
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
Kovrizh@itam.nsc.ru
Ключевые слова: касательные напряжения трения, визуализация и измерение, жидкие кристаллы, текстурный переход
Страницы: 315-323

Аннотация >>
Приведены результаты изучения оптического отклика жидких кристаллов с винтовой надмолекулярной структурой на воздействие касательного напряжения поверхностного трения в аэродинамическом эксперименте. Рассматривается эффект переориентации молекул из конфокальной текстуры (рассеивающей падающий на нее свет) в планарную (селективно отражающую). Текстурный переход исследуется спектральным и колориметрическим методами. Получены зависимости спектров отражения формирующейся планарной текстуры от времени и среднего уровня касательного напряжения. Показано, что зависимость времени текстурного перехода от уровня касательного напряжения в логарифмических координатах хорошо аппроксимируется линейной зависимостью, что позволяет использовать этот эффект для диагностики потоков.


7.
Устойчивость осесимметричных закрученных течений вязкой несжимаемой жидкости

С.П. Актершев, П.А. Куйбин
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
sergey-aktershev@mail.ru
Ключевые слова: несжимаемая жидкость, осесимметричное закрученное течение, устойчивость, метод решения
Страницы: 325-334

Аннотация >>
Разработан новый метод решения задачи устойчивости закрученного течения вязкой несжимаемой жидкости. Метод, основанный на разложении искомых функций в ряд по степеням радиальной координаты, позволяет избежать трудностей, связанных с численным интегрированием системы дифференциальных уравнений с особой точкой. В качестве примера рассмотрена устойчивость течения Пуазейля во вращающейся трубе.


8.
Исследование напорных характеристик перфорированной мембраны в осциллирующем потоке жидкости

А.А. Кураев, А.Б. Семенов
Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск
agd@craft.nstu.ru
Ключевые слова: коэффициент расхода, разнорасходность, осцилляции, напор, кавитация
Страницы: 335-339

Аннотация >>
Приводятся результаты параметрических исследований напорных характеристик перфорированной мембраны в осциллирующем потоке жидкости. Дана схема установки для оценки величины напора, развиваемого перфорированной мембраной в осциллирующем потоке.


9.
Смещение скорости низкочастотных возмущений давления в парожидкостной смеси при неадиабатных условиях

Э.А. Таиров
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Иркутск
tairov@isem.sei.irk.ru
Ключевые слова: слой шаровых частиц, парожидкостная смесь, равновесная скорость звука, нестационарный теплообмен
Страницы: 341-346

Аннотация >>
Проведено теоретическое исследование равновесной скорости звука в парожидкостной смеси, содержащей плотноупакованный слой шаровых частиц. В термодинамические соотношения включено описание нестационарного теплообмена между смесью и частицами в полуволне сжатия. Теоретическая модель позволяет объяснить наблюдаемое в опытах значительное снижение равновесной скорости от ее адиабатного значения при увеличении паросодержания смеси. Результаты расчетов согласуются с опытными данными, полученными на вертикальном канале при фильтрации парожидкостной смеси в плотноупакованном слое сферических частиц из боросиликатного стекла и из стали.


10.
Особенности разложения газовых гидратов в пористых средах при нагнетании теплого газа

В.Ш. Шагапов, М.К. Хасанов, И.К. Гималтдинов, М.В. Столповский
Башкирский государственный университет, Стерлитамак, Башкирия
hasanovmk@mail.ru
Ключевые слова: фильтрация, газовый гидрат, фронтальная граница диссоциации, протяженная область диссоциации
Страницы: 347-454

Аннотация >>
Приведены результаты численного моделирования инжекции теплого газа в пористую среду, изначально насыщенную газом и газогидратом, сопровождающейся разложением газогидрата. Показано, что в зависимости от параметров на внешней границе среды (проницаемая или непроницаемая для потока газа) разложение гидрата может происходить как лишь на фронтальной границе, так и в протяженной области.


11.
Удаление углекислого газа волластонитом из газовых смесей

В.С. Энгельшт1, В.Ж. Мураталиева2
1Институт физико-технических проблем и материаловедения НАН КР, Бишкек
2Кыргызский государственный технический университет, Бишкек
ven.m.j@rambler.ru
Ключевые слова: волластонит, синтез, разложение, углекислый газ, захоронение, удаление, циклический поршневой процесс
Страницы: 355-357

Аннотация >>
Проведен термодинамический анализ (с использованием программы TERRA) синтеза и разложения волластонита. Показано, что синтез волластонита из известняка и кремнезема происходит при минимальном содержании азота (10-–5 N2) с выделением углекислого газа. Температура синтеза Т ≥ 560 K. Разложение волластонита происходит в присутствии дымового газа (4N2) с образованием известняка и кремнезема и захоронением углекислого газа в виде CaCO3(c). Температура разложения волластонита Т ≤ 420 K. Предложен циклический поршневой процесс для полного удаления углекислого газа волластонитом. Представлены четыре такта поршневой системы фиксированной температуры разложения волластонита ( Т = 300 K) и его синтеза ( Т = 560 K). Полные затраты энергии ( Т = 560 K) равны ΔI ≈ 130 кДж/моль, из них 30 % идет на нагрев, 70 % — на химическую реакцию. Это сопоставимо с теплотой растворения СО2 в этаноламине.


12.
Налетание вихревого кольца, несущего примесь, на твердую поверхность

В.В. Никулин
Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск
nikulin@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: вихревое кольцо, твердая поверхность, взаимодействие
Страницы: 359-362

Аннотация >>
Экспериментально исследовано налетание вихревого кольца, образованного в воде и несущего окрашивающую примесь, на твердую поверхность по нормали к ней. Определены размер и форма следа, остающегося на поверхности после налетания вихря. Установлено, что размер следа практически не зависит от скорости движения кольца, а его форма определяется количеством примеси, содержащейся в вихре. Обсуждается связь полученных результатов с возможным механизмом образования кольцевых структур на льду озера Байкал.


13.
Тепловое расширение стали ЧС-139 в интервале температур 20–720 °С

С.В. Станкус, Ю.М. Козловский, О.С. Яцук, О.И. Верба
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
stankus@itp.nsc.ru
Ключевые слова: коэффициент теплового расширения, сталь ЧС-139, твердое состояние, высокие температуры
Страницы: 363-366

Аннотация >>
Представлены результаты исследования теплового расширения стали марки ЧС-139 в интервале температур 20–720 °С. Измерения проведены дилатометрическим методом на установке DIL-402C производства фирмы NETZSCH (Германия) с погрешностью (1,5–2) × 10–7 K–1. Получены аппроксимационные зависимости термического коэффициента линейного расширения от температуры, рассчитаны справочные таблицы. Показано существование аномального изменения коэффициента расширения выше 550 °С. Дано объяснение этого явления.


14.
PIV-метод для исследования структуры пульсирующего течения в гладком канале

А.Е. Гольцман, И.А. Давлетшин, А.А. Паерелий
Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН, Казань
an116ya@mail.ru
Ключевые слова: PIV–измерения, пульсирующее течение, наложенные пульсации, профиль скорости, кинематическая структура, амплитуда пульсаций скорости, осциллограмма значений скорости
Страницы: 367-374

Аннотация >>
Разработана система для PIV-измерений в потоке с наложенными пульсациями расхода рабочей среды — воздуха. Проведены измерения полей скорости и завихренности в гладком канале в определенных фазах наложенных пульсаций. Получены статистические характеристики турбулентного пульсирующего течения: профили скорости, турбулентных пульсаций, рейнольдсовых напряжений.


15.
Процессы теплопереноса при лазерном разогреве включений в инертной матрице

В.Г. Кригер1, А.В. Каленский1, А.А. Звеков2, И.Ю. Зыков1, А.П. Никитин1
1Кемеровский государственный университет, Кемерово
kriger@kemsu.ru
2Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН, Кемерово
zvekovaa@gmail.com
Ключевые слова: лазерное излучение, плавление, микроочаговая модель, тепловой взрыв
Страницы: 375-382

Аннотация >>
В работе предложена модель нагрева металлических включений в инертных средах лазерным импульсным излучением, учитывающая процессы теплопереноса и плавления материалов матрицы и включения. Исследованы временные закономерности разогрева матрицы и включения, построены зависимости максимальной температуры на поверхности включения от плотности энергии лазерного импульса и радиуса включения. Предложены приближенные формулы для максимальной температуры и радиуса наиболее нагретых включений. Показано, что процессы плавления приводят к уменьшению максимальной температуры нагрева и незначительному изменению радиуса наиболее прогретого включения.


16.
Газоструйный метод осаждения металлических наночастиц во фторполимерную матрицу

М.Н. Андреев1,2, И.С. Беспалов3, А.И. Сафонов3
1Новосибирский государственный университет, Новосибирск
2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
3Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
safonov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: газоструйное осаждение, металлополимер, наночастицы серебра, фторполимер, композитные покрытия, оптические свойства, плазмонный резонанс
Страницы: 383-387

Аннотация >>
Представленная работа посвящена получению вакуумным газоструйным методом металлополимерных композитов, состоящих из наночастиц серебра, внесенных во фторполимерную матрицу, и изучению их оптических свойств. В работе проведены исследования зависимости оптической плотности в видимом диапазоне частот от структуры полученных образцов. Установлено, что полученные композитные покрытия обладают эффектом плазмонного резонанса.


17.
Физико-математическая модель коагуляции микронных и субмикронных аэрозолей с учетом испарения и осаждения при ультразвуковом воздействии

О.Б. Кудряшова, А.А. Антонникова, С.С. Титов
Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, Бийск
antonnikova.a@mail.ru
Ключевые слова: аэрозоль, распределение по размерам, ультразвуковое воздействие, испарение, коагуляция, осаждение
Страницы: 389-392

Аннотация >>
Предложена физико-математическая модель, основанная на уравнении Смолуховского, описывающем динамику изменения функции распределения частиц аэрозолей по размерам с учетом ультразвукового воздействия, испарения (для жидкокапельных аэрозолей) и осаждения. Получены выражения для кинетики коагуляции в зависимости от основных параметров воздействия, свойств аэрозоля и среды: концентрации и дисперсного состава исходного аэрозоля, вязкости и температуры среды, физико-химических параметров материала частиц. Результаты расчетов, полученные с применением предложенной модели, соответствуют экспериментальным данным.


18.
Экспериментальное исследование поверхностного натяжения раствора этан-метан в интервале температур 213-283 K

В.Н. Андбаева, М.Н. Хотиенкова
Институт теплофизики УрО РАН, Екатеринбург
andbaeva@mail.ru
Ключевые слова: поверхностное натяжение, капиллярная постоянная, метод капиллярного поднятия, раствор этан-метан
Страницы: 393-397

Аннотация >>
Дифференциальным вариантом метода капиллярного поднятия измерена капиллярная постоянная и определено поверхностное натяжение раствора этан-метан при «высоких» температурах. Измерения проведены по изотермам в интервале температур 213,15 ÷ 283,15 K при давлениях до 4 МПа. Показано уменьшение поверхностного натяжения этана с увеличением давления и концентрации метана в растворе. Экспериментальные данные сравниваются с результатами расчетов поверхностного натяжения по теории Роулинсона. Рассчитана адсорбция метана в межфазном слое раствора.