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 5

1.
Высокоэнтальпийная установка кратковременного действия с комбинированным нагревом и стабилизацией параметров

А.А. Маслов, В.В. Шумский, М.И. Ярославцев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
maslov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: высокоэнтальпийная установка кратковременного режима, импульсная труба, форкамера, рабочее тело, стабилизация параметров, мультипликатор давления, электрическая дуга, химический нагрев, адиабатическое сжатие, задержка вскрытия диафрагмы
Страницы: 535-546

Аннотация >>
Рассматриваются схема и технологические процессы обеспечения экспериментов в высокоэнтальпийной установке кратковременного действия — гиперзвуковой импульсной аэродинамической трубе. Исследуется работа трубы с поддержанием постоянных в течение рабочего режима параметров рабочего тела и в режиме классической импульсной трубы с падающими параметрами при истечении рабочего тела из форкамеры постоянного объема. Стабилизация параметров осуществляется за счет мультипликатора давления, расположенного по одной оси с форкамерой, — линейная схема расположения форкамеры и мультипликатора. Применена разгрузка динамической составляющей мультипликатора с помощью компенсатора с поршнем, движущимся противоположно поршневой системе мультипликатора. Предусмотрена многовариантность режимов работы, осуществляемая комбинированием в различных сочетаниях нагрева рабочего тела за счет электрической дуги, химической энергии, адиабатического сжатия и нагрева во внешнем по отношению к форкамере источнике тепла. Рассмотрена принципиальная схема устройства задержки вскрытия диафрагмы. Конструкция и размеры аэродинамической трубы рассчитаны на работу установки при параметрах: числа Маха М = 4–20, температура в форкамере Тф1 = 600–4000 K, давление в форкамере рф1 до 200 МПа (при работе с двойной форкамерой давление торможения р = рф2 может меняться от 1 до 200 МПа). Объем форкамеры (80–100 дм3) позволяет организовывать в рабочей части гиперзвуковой поток диаметром 1 м при времени режима ~ 100 мс (в сочетании со второй форкамерой).


2.
Эксергетический метод оценки удельного импульса прямоточного воздушно-реактивного двигателя

А.Ф. Латыпов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
latypov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: эксергия, прямоточный воздушно-реактивный двигатель, удельный импульс
Страницы: 547-560

Аннотация >>
Разработан эксергетический метод расчета тягово-экономических характеристик прямоточного воздушно-реактивного двигателя с учетом реальных термодинамических свойств продуктов сгорания при использовании в качестве топлива водорода и углеводородного горючего для чисел Маха набегающего потока M = 4 ÷ 14. Показано, что оценки удельного импульса данного двигателя по представленной методике согласуются с расчетными оценками других авторов. Метод расчета предназначен для получения характеристик прямоточного воздушно-реактивного двигателя и проведения параметрического анализа на начальном этапе исследований, а также для использования при концептуальных разработках гиперзвуковых летательных аппаратов.


3.
Прямое статистическое моделирование высокотемпературных химических реакций в воздухе

Е.А. Бондарь1, А.А. Шевырин1, Й.С. Чен2, А.Н. Шумакова3, А.В. Кашковский1, М.С. Иванов1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
bond@itam.nsc.ru
2Национальная космическая организация, Синьчжу, Тайвань
3Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск
Ключевые слова: высотная аэротермодинамика, прямое статистическое моделирование, эффекты разреженности, диссоциация, ударные волны
Страницы: 561-573

Аннотация >>
Предложен новый подход для моделирования высокотемпературных неравновесных реакций диссоциации в воздушной смеси на уровне молекулярных столкновений. Необходимая для такого моделирования информация об энергетической зависимости уровневых сечений реакции определяется численно на основе известной макроскопической информации о зависимости константы скорости реакции от поступательной и колебательной температур. Результаты расчетов методом прямого статистического моделирования показали, что предлагаемая модель правильно воспроизводит скорость реакции в условиях поступательно-колебательной неравновесности. Применение новой модели в расчетах высотной аэротермодинамики методом прямого статистического моделирования приводит к заметному изменению структуры течения и повышению теплового потока по сравнению с результатами, полученными с применением стандартных моделей, используемых в методе прямого статистического моделирования (таких как модель полной столкновительной энергии).


4.
Моделирование процессов абсорбции газов в барботажных аппаратах

М.И. Шиляев, А.В. Толстых
Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск
sinvintie@rambler.ru
Ключевые слова: абсорбция газов, закон Генри, барботажные аппараты, моделирование процессов тепло- и массообмена, пенные аппараты
Страницы: 575-586

Аннотация >>
Разработана физико-математическая модель процессов тепло- и массообмена при абсорбции газовых компонентов из парогазовых смесей в барботажных аппаратах. Интенсивность этих процессов в пенных и центробежно-барботажных аппаратах в целом зависит от условий их протекания в одиночных пузырях, формирующихся на отверстиях газораспределительных решеток. Построенная модель, как показала ее численная реализация для конкретных условий, подтверждается известными экспериментальными данными и может использоваться для инженерных расчетов тепловых и массообменных параметров барботажных аппаратов и оптимизации их режимов работы.


5.
Численное моделирование переходных процессов в гидротурбинах

А.Ю. Авдюшенко1, С.Г. Черный1, Д.В. Чирков1, В.А. Скороспелов2, П.А. Турук1
1Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
cher@ict.nsc.ru
2Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Новосибирск
Ключевые слова: численное моделирование, переходные процессы, гидротурбины
Страницы: 587-604

Аннотация >>
Предлагается метод расчета нестационарных трехмерных турбулентных течений в гидротурбинах электростанций, разработанный для моделирования переходных процессов. Метод основан на совместном решении уравнений Рейнольдса течения несжимаемой жидкости на подвижных сетках, уравнения вращения рабочего колеса и системы одномерных уравнений, описывающих распространение упругого гидроудара в водоводе. Рассматриваются особенности взаимообмена параметрами течения между областями водовода и гидротурбины. Приводятся результаты расчетов переходных процессов: пуска в турбинный режим, уменьшения мощности, мгновенного сброса нагрузки. Проводится сравнение с экспериментальными данными.


6.
Изучение центров вскипания н-пентана с помощью скоростной видеосъемки в двух взаимно перпендикулярных направлениях

Е.В. Липнягов, М.А. Паршакова, Г.В. Ермаков
Институт теплофизики УрО РАН, Екатеринбург
parmari@yandex.ru
Ключевые слова: перегрев, зародышеобразование, вскипание, пузырьки, видеосъемка, н-пентан
Страницы: 605-614

Аннотация >>
В статье представлен эксперимент по вскипанию перегретого н‑пентана в стеклянном капилляре при атмосферном давлении с использованием скоростной видеосъемки. Видеосъемка впервые осуществлялась в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Наличие двух таких изображений позволяет судить о том, с какой стороны стенки сосуда формируется пузырек, наблюдаем ли мы один пузырек с изображением, деформированным из-за кривизны капилляра, или два пузырька, расположенные рядом. Полученные данные указывают на поверхностный (гетерогенный) характер вскипания.


7.
Скорость дефлаграционного горения при повышенных давлениях и температурах

А.А. Васильев, А.В. Трилис
Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск
trilisartie@yandex.ru
Ключевые слова: нормальная скорость пламени, видимая скорость пламени, скорость детонации, адиабата энерговыделения, детонационная ветвь адиабаты, дефлаграционная ветвь, горение
Страницы: 615-622

Аннотация >>
Приведены дополнительные расчетные данные о скорости горения для типичных газовых смесей при давлениях до 6000 атм и температурах до 4000 К. Установлено, что основной вклад в скорость горения дает влияние начальной температуры, зависимость от давления весьма слабая. Для топливно-кислородных и топливно-воздушных смесей в трехмерном пространстве (давление–температура–скорость дефлаграционного горения) установлено существование единой поверхности скоростей горения и непрерывная зависимость скорости пламени от начальных условий.


8.
Моделирование методом решеточных уравнений Больцмана течения вязкой жидкости и сопряженного теплообмена в прямоугольной полости с нагретой подвижной стенкой

Д. Алинеджад, Д.А. Эсфахани
Университет Машхада, Иран
alinejad.javad@stu-mail.um.ac.ir
Ключевые слова: метод решеточных уравнений Больцмана, сопряженный теплообмен, полость, температуропроводность
Страницы: 623-631

Аннотация >>
В настоящей работе исследуется сопряженный теплообмен в прямоугольной полости с подогреваемой верхней стенкой методом решеточных уравнений Больцмана. Моделирование осуществлено для течения несжимаемой жидкости при числах Рейнольдса в промежутке от 100 до 500, отношениях температуропроводости от 1 до 100 и числах Прандтля от 0,7 до 7. Предполагается наличие теплового потока через верхнюю стенку. Результаты показывают, что метод решеточных уравнений Больцмана пригоден для исследования теплообмена в сопряженных задачах. Исследуется и обсуждается влияние чисел Рейнольдса, Прандтля и температуропроводности на гидродинамические и тепловые характеристики. Приводятся картины линий тока, распределение температуры в поле течения, безразмерная температура и число Нуссельта вдоль горячей стенки. Результаты указывают на то, что увеличение температуропроводности приводит к отводу большего количества энергии от стенки, и ее температура падает с увеличением чисел Рейнольдса и Прандтля.


9.
Нестационарные режимы гидродинамики и теплопереноса при получении высокотемпературных силикатных расплавов

Н.С. Бондарева1, О.Г. Волокитин2, О.О. Морозова2, М.А. Шеремет1
1Томский государственный университет, Томск
Mikhail-sher@yandex.ru
2Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск
Ключевые слова: математическая модель, теплоперенос, силикатный расплав, электроплазменная установка
Страницы: 633-641

Аннотация >>
В настоящей статье рассматривается принципиально новая установка для получения высокотемпературных силикатных расплавов с использованием энергии низкотемпературной плазмы. Разработана и численно реализована математическая модель в преобразованных переменных “функция тока — завихренность скорости”, описывающая нестационарные режимы конвективного теплопереноса в объеме плавильной печи. Проведены исследования влияния времени и плотности электрического тока на структуру течения и теплоперенос. Установлены особенности гидродинамики, обусловленные как нестационарностью процесса, так и существенной зависимостью теплофизических характеристик от температуры.


10.
Восстановление температуры непрозрачных тел по спектру теплового излучения: использование относительной излучательной способности для выбора оптимального спектрального участка

С.П. Русин
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва
sprusin@yandex.ru
Ключевые слова: истинная температура, непрозрачный объект, спектр теплового излучения, относительная излучательная способность
Страницы: 643-659

Аннотация >>
На основании экспериментальных данных проведены апробация и дальнейшее развитие подхода, основанного на использовании относительной излучательной способности. Полагалось, что среда, разделяющая непрозрачный объект и измерительный прибор, диатермическая или неизлучающая (характеризуется своей пропускательной способностью), излучательная способность источника излучения и пропускательная способность среды неизвестны. В качестве исходных экспериментальных данных использовались данные по сопоставлению спектральных плотностей энергетической яркости (спектральных интенсивностей), полученные в спектральном диапазоне от 220 до 2500 нм для температурных ламп в метрологических лабораториях Европы, России и США. Показано, что использование относительной излучательной способности позволяет дать графическую интерпретацию решению исходной нелинейной системы уравнений. В этом случае задача об определении истинной температуры объекта по спектру теплового излучения, в графической интерпретации, сводится к задаче выбора зависимости относительной излучательной способности при искомой температуре. Показано, что для сужения интервала, к которому принадлежит истинная температура, эффективен критерий, основанный на смене выпуклости зависимости относительной излучательной способности в процессе подбора значений искомой температуры. Использование относительной излучательной способности в той части спектра, в которой выполняется приближение Рэлея-Джинса, позволяет однозначно определить форму зависимости излучательной способности от длины волны. Приведено соотношение, по которому, исходя из полученных данных об истинной температуре объекта и его излучательной способности, можно определить длину волны максимума интенсивности в зарегистрированном спектре теплового излучения.


11.
Синтез наночастиц MoO2 при окислении массивных образцов молибдена сверхкритической водой

А.В. Шишкин, М.Я. Сокол, А.А. Востриков
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
vostrikov@itp.nsc.ru
Ключевые слова: окисление, наночастицы, диоксид молибдена, сверхкритическая вода
Страницы: 661-664

Аннотация >>
Обнаружено, что массивные образцы молибдена <Mo> окисляются сверхкритической водой с образованием наночастиц моноклинного MoO2. Средний размер наночастиц, полученных при равномерном нагревании <Mo> со сверхкритической водой, составил около 27 нм, а размер агломератов наночастиц ≤ 1 мкм. По зависимости от времени количества образующегося H2nH2 (t) определены кинетические параметры процесса перехода <Mo> в частицы MoO2. Зависимость dnH2 / dt характеризуется наличием двух выраженных максимумов. Это объясняется изменением взаимной диффузии молекул H2 и H2O по мере роста толщины слоя наночастиц MoO2.


12.
Коэффициент температуропроводности стали ЧС-139 в широком интервале температур

А.Ш. Агажанов1, С.В. Станкус1, Д.А. Самошкин2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск
stankus@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск
Ключевые слова: температуропроводность, точка Кюри, сталь ЧС-139, метод лазерной вспышки, высокие температуры
Страницы: 665-667

Аннотация >>
Методом лазерной вспышки с погрешностью 2–4 % измерен коэффициент температуропроводности ферритно-мартенситной стали марки ЧС-139 в интервале температур 296–1274 К. Определены температуры Кюри и фазовых переходов мартенсит-аустенит-мартенсит.