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

2013 год, номер 4

1.
Влияние ориентации канала на теплообмен и трение в пузырьковом течении

О.Н. Кашинский1, В.В. Рандин1,2, А.В. Чинак1
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
randin@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет
Ключевые слова: плоский канал, газожидкостный поток, пузыри, трение на стенке, коэффициент теплообмена
Страницы: 401-408

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования теплообмена и трения на стенке в восходящем пузырьковом течении в наклонном плоском канале. Измерения проводились в диапазоне приведенных скоростей жидкости 0,3÷1,1 м/с и при различных значениях расходного объемного газосодержания. Измерения гидродинамической структуры были проведены с помощью электрохимического метода с использованием миниатюрных датчиков трения. Определены значения среднего трения и коэффициента теплообмена при различной ориентации канала. Показано, что в пузырьковом газожидкостном течении наблюдается существенная зависимость трения и теплообмена от угла наклона канала.


2.
Достижимый перегрев растворов этан–метан

В.Г. Байдаков, А.С. Панков
Институт теплофизики УрО РАН, Екатеринбург
baidakov@itp.uran.ru
Ключевые слова: раствор этан-метан, нуклеация, гомогенное зародышеобразование, гетерогенное зародышеобразование, достижимый перегрев
Страницы: 409-416

Аннотация >>
Методами измерения времени жизни и непрерывного понижения давления исследована кинетика спонтанного вскипания перегретых растворов этан-метан. В опытах определены предельные перегревы растворов при двух значениях давления (1,0 и 1,6 МПа) и двух концентрациях метана (2,1 и 6,0 моль %) в интервале частот зародышеобразования J = 1∙10 4–3∙10 8 с-1м-3. При температурах 266,5; 270,0; 273,15 K измерены предельные растяжения исследуемых растворов. Результаты экспериментов сопоставлены с теорией гомогенной нуклеации. При частотах зародышеобразования J ≥ 2,5 × 106 с-1м-3 имеет место удовлетворительное согласие теории и эксперимента. Расхождение по температуре достижимого перегрева Tn не превышает 0,8 K. Показано, что существенный недогрев раствора до теоретических значений Tn при J < 2,5 × 106 с-1м-3 не может быть связан только с гетерогенным зародышеобразованием, а обусловлен и другими факторами.


3.
Объемные свойства расплавов медь-алюминий при температурах до 1400 °C

А.Р. Курочкин1, П.С. Попель2, Д.А. Ягодин2, А.В. Борисенко1
1Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС РФ, Екатеринбург
2Уральский государственный педагогический университет, Екатеринбург
pspopel@mail.ru
Страницы: 417-426

Аннотация >>
Методом проникающего гамма-излучения измерена плотность расплавов медь-алюминий, содержащих от 0 до 100 % алюминия, в интервале температур от ликвидуса до 1300-1400 °С, рассчитаны концентрационные зависимости их молярного объема. Высокая точность измерений (погрешность не более 0,2 %) позволяет рекомендовать использование полученных данных в качестве справочных. Обнаружена существенная немонотонность изотерм молярного объема, свидетельствующая о сложности строения указанных расплавов, особенно в области составов, богатых алюминием. Приведены параметры полиномов, позволяющих описать концентрационные зависимости молярного объема с погрешностью, не превышающей 1 %.


4.
Влияние поверхностного излучения на режимы сопряженной естественной конвекции в замкнутой полости с локальным источником энергии

С.Г. Мартюшев1, М.А. Шеремет1,2
1Томский государственный университет, Томск
Michael-sher@yandex.ru
2Томский политехнический университет
Ключевые слова: сопряженный теплоперенос, естественная конвекция, приближение Буссинеска, тепловое излучение, диатермичная среда, нестационарный режим, численное моделирование
Страницы: 427-438

Аннотация >>
Проведен численный анализ нестационарных режимов естественной конвекции и теплового излучения в замкнутой квадратной полости с теплопроводными стенками при наличии источника тепла конечных размеров, расположенного в зоне основания, в условиях конвективного теплообмена с окружающей средой. Математическая модель, сформулированная в безразмерных переменных “функция тока — завихренность скорости — температура”, реализована численно методом конечных разностей. Детально проанализировано влияние приведенной степени черноты внутренних поверхностей ограждающих стенок 0 ≤ ε < 1, положения источника энергии 0,1 ≤ l/L ≤ 0,4 и его длины 0,2 ≤ lhs/L ≤ 0,6 при Ra = 106, Pr = 0,7 на локальные характеристики (линии тока и поля температуры) и на интегральный комплекс (среднее число Нуссельта на характерных границах). Выведены аппроксимационные соотношения для средних конвективного и радиационного чисел Нуссельта в зависимости от приведенной степени черноты внутренних поверхностей ограждающих стенок и положения источника энергии относительно вертикальных стенок.


5.
О газодинамике и теплообмене течений в цилиндрических каналах при наличии источников тепла, ограниченных по продольной координате

А.В. Герасимов, А.П. Кирпичников
Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань
gerasimov@kstu.ru
Страницы: 439-443

Аннотация >>
Проведен анализ уравнения баланса энергии вязкого ламинарного течения жидкости или газа внутри цилиндрического канала в области (зоне) прогрева, ограниченной по продольной координате. Установлено, что при ламинарном течении жидкости или газа внутри круглой трубы в каждой зоне прогрева, ограниченной по продольной координате, существуют области прямого и возвратного течений, разделяемые плоскостью, представляющей собой геометрическое место точек, в которых температура максимальна для каждого фиксированного значения радиальной координаты r.


6.
О граничных условиях на податливой стенке в турбулентном течении

В.М. Кулик
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
vkulik@itp.nsc.ru
Ключевые слова: податливое покрытие, турбулентное течение, граничные условия, оптимальные параметры, величина деформации, пульсации скорости
Страницы: 445-450

Аннотация >>
Показано, что при увеличении модуля упругости материала покрытия с 0,01 МПа до 100 МПа пульсационная скорость движения поверхности покрытия изменяется не более чем на 30 % и составляет 0,17÷0,24 от величины динамической скорости течения, что может существенно изменять напряжения Рейнольдса в пристенной области. В результате проведенного анализа выяснилось, что величина деформации податливых покрытий в оптимальном для их взаимодействия с турбулентным течением диапазоне скоростей составляет всего несколько единиц вязкого масштаба. К тому же эти деформации очень пологи - отношение амплитуды смещения к длине волны меньше 10-3. Сделано предположение, что при моделировании взаимодействия податливого покрытия с турбулентным течением не требуется переносить граничные условия на движущуюся поверхность покрытия. По-видимому, будет вполне достаточно определить скорость движения стенки на невозмущенной поверхности покрытия.


7.
Аэродинамические исследования типовых многобалочных конструкций

С.Д. Саленко, Ю.А. Гостеев, А.Д. Обуховский
Новосибирский государственный технический университет
agd@craft.nstu.ru
Ключевые слова: пролетные строения мостов, аэродинамические характеристики, физическое и математическое моделирование, аэродинамическая труба, вычислительная гидроаэродинамика
Страницы: 451-460

Аннотация >>
Исследована зависимость аэродинамических характеристик типовых многобалочных пролетных строений мостов от угла атаки, степени турбулентности набегающего потока, числа балок и расстояния между ними. Для модели трехбалочного пролетного строения получены характерные вихревые структуры, проведено термо-анемометрическое зондирование ближнего следа, построены эпюры распределения осредненного давления.


8.
Верификация открытого пакета OpenFOAM на задачах прорыва дамб

А.Ж. Жайнаков1, А.Ы. Курбаналиев2
1Институт горного дела и горных технологий им. У.И. Асаналиева, Бишкек, Кыргызстан
2Кызыл-Кийский гуманитарно-педагогический институт, Кыргызстан
kurbanaliev@rambler.ru
Ключевые слова: трехмерное моделирование, свободная граница, метод объема жидкости, прорыв плотины, наводнение, OpenFOAM
Страницы: 461-472

Аннотация >>
В работе изложены результаты математического моделирования крупномасштабных течений в местностях со сложным топографическим рельефом. Основу трехмерного нестационарного моделирования составляют осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса. Для отслеживания положения свободной границы применяется известный метод объема жидкости, имплементированный в решатель interFoam открытого пакета OpenFOAM 1.7.1. Адекватность математической модели проверяется путем сравнения с экспериментальными данными. Эффективность примененной технологии иллюстрируется на примере моделирования прорыва плотин Папанского (Кыргызстан) и Андижанского (Узбекистан) водохранилищ вблизи города Ош (Кыргызстан).


9.
Математическое моделирование процесса зажигания древесины

А.М. Гришин, А.С. Якимов
Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск
fire@mail.tsu.ru
Ключевые слова: древесина, теплопроводность, пиролиз, зажигание, горение
Страницы: 473-486

Аннотация >>
Предложена постановка и численное решение задачи о зажигании стенки из дерева в результате действия очага пожара на основе математической модели пористой реагирующей среды. Получено, что зажигание исходного реагента определяется процессами сушки, пиролиза (реакциями разложения и синтеза) сухой древесины, реакцией окисления оксида углерода, а также теплофизическими свойствами древесины.


10.
Теплопроводность хладагента R-415A в паровой фазе

О.И. Верба, Е.П. Расчектаева, С.В. Станкус
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
stankus@itp.nsc.ru
Ключевые слова: теплопроводность, хладагент, R-415A, паровая фаза
Страницы: 487-489

Аннотация >>
Стационарным методом коаксиальных цилиндров исследована теплопроводность хладагента R-415A в паровой фазе в интервале температур 308–415 K и давлений 0,12–1,68 МПа. Определена аппроксимирующая зависимость теплопроводности от давления и температуры. Рассчитана теплопроводность на линии конденсации и в идеально-газовом состоянии.


11.
Экспериментальное исследование естественного шума гиперзвуковой аэродинамической трубы «Транзит-М»

Ю.В. Громыко, П.А. Поливанов, А.А. Сидоренко, Д.А. Бунтин, А.А. Маслов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
yurkonsk@gmail.com
Ключевые слова: гиперзвуковой поток, аэродинамическая труба кратковременного действия, пульсации, шум, акустика
Страницы: 491-504

Аннотация >>
Исследования проводились при числе Маха М = 6. Наблюдения пульсаций потока выполнялись с помощью высокочастотных измерений давления, теплового потока и термоанемометрии. Измерения проводились в широком диапазоне чисел Re1 при разном расположении и расстоянии датчиков от среза сопла. Показано, что шум установки при движении по продольной координате изменяется слабо, при движении вдоль радиальной координате наблюдается небольшое увеличение уровня пульсаций в связи с приближением к слою смешения, также получено распределение осевой асимметрии уровня шума.


12.
Повышение давления жидкости в замкнутом объеме при тепловом воздействии через стенки

В.Ш. Шагапов1, Ю.А. Юмагулова2
1Институт механики Уфимского научного центра РАН, Уфа
shagapov@rambler.ru
2Башкирский государственный университет, Бирск
ym_julia@mail.ru
Ключевые слова: повышение давления, термическое расширение, парообразование
Страницы: 505-512

Аннотация >>
Рассмотрена задача о повышении давления при тепловом воздействии через недеформируемую стенку на жидкость, находящуюся в замкнутом объеме. Для случаев плоской, радиально-симметричной и сферически-симметричной постановок задачи получены решения, описывающие изменение давления вследствие термического расширения и фазовых переходов. Проанализировано влияние начального состояния жидкости и формы замкнутого объема на темп изменения давления.


13.
Использование модельного водного раствора NaCl при исследовании тонкодисперсного распыления жидкостей

А.Н. Ишматов1, Б.И. Ворожцов1, В.А. Архипов2
1Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, Бийск
ishmatoff@rambler.ru
2НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета, Томск
Ключевые слова: метод исследования, дисперсность капель, методика солевого остатка, тонкодисперсное распыление жидкостей, импульсное распыление, ультразвуковое распыление, модельный раствор, водный раствор NaCl, кристаллизация, морфология частиц
Страницы: 513-521

Аннотация >>
Проведена теоретическая и экспериментальная оценка применения метода исследования распыления жидкостей, основанного на анализе частиц солевого остатка, сформированного в результате испарения капель при распылении модельных водных растворов NaCl. Приведены результаты исследования дисперсного состава капель в факеле импульсного и ультразвукового распылителей. Установлено, что при импульсном распылении формируются частицы солевого остатка различной морфологии, что указывает на нестационарные условия эволюции капель.


14.
Расчет коэффициентов переноса химически реагирующих систем

Ю.Б. Шмельков, Е.В. Самуйлов
Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского, Москва
YurezSml@mail.ru
Ключевые слова: теплопроводность, свойства переноса, многокомпонентные системы
Страницы: 523-530

Аннотация >>
В работе предложен новый метод расчета теплопроводности газовой смеси с учетом протекающих в ней химических реакций, позволяющий оценивать вклад в химическую составляющую теплопроводности от каждой реакции в отдельности. Также представлено краткое описание использованного в работе метода определения парных интегралов столкновения. Было проведено сравнение результатов расчета по предложенному методу с экспериментальными данными и с данными, полученными по существующим методам расчета в диапазоне температур 500-2500 K при атмосферном давлении. Сравнение проводилось как для чистых газов, так и для газовых смесей, в том числе для продуктов сгорания твердых топлив. Полученные результаты могут применяться при разработке и проектировании систем, связанных с теплообменом, газодинамикой, переработкой твердых и жидких топлив, например котельных агрегатов, авиадвигателей и в других приложениях.