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

2017 год, номер 5

1.
60 лет космической эры: некоторые подробности

А.И. Максимов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
maksimov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: ракета-носитель, спутник, космический аппарат, космодром, грузоподъемность, низкая околоземная орбита, геопереходная орбита, успешный запуск
Страницы: 659-675

Аннотация >>
В работе представлена история подготовки и запусков первых искусственных спутников Земли в СССР и США, приведена статистика успешных и неудачных запусков в космос за 1957-2016 годы. Также приведены краткие сведения о семействах ракет-носителей, созданных на базе боевых баллистических ракет Р-7 (СССР), «Атлас» и «Титан» (США). В качестве примера эволюции ракет-носителей в течение длительного периода их эксплуатации подробно прослежено развитие семейства «Дельта» (США) за 50 лет, основой которому послужила баллистическая ракета средней дальности «Тор».
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Математическое моделирование влияния вращения на характеристик и сопряженного тепломассообмена при высокоэнтальпийном обтекании затупленного по сфере конуса под углом атаки

К.Н. Ефимов, В.А. Овчинников, А.С. Якимов
Томский государственный университет, Томск, Россия
yakimovas@mail.ru
Ключевые слова: сопряженный тепломассообмен, вращение, массовый унос, теплозащитный материал
Страницы: 677-689

Аннотация >>
Рассмотрены некоторые способы управления тепловыми режимами при пространственном обтекании тела сверхзвуковым потоком, обусловленные одновременным воздействием вращения тела вокруг продольной оси, массового уноса с поверхности и перетеканием тепла в материале оболочки. Решение задачи в сопряженной постановке позволило учесть влияние неизотермичности стенки оболочки на характеристики тепломассообмена в пограничном слое. Выполнен анализ влияния вращения тела и вдува газа-охладителя на характеристики тепломассообмена в теплозащитном материале.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
Особенности регистрации кластеров в сверхзвуковых недорасширенных струях методом молекулярно-пучковой масс-спектрометрии

А.Е. Зарвин, В.В. Каляда, В.Э. Художитков
Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
zarvin@phys.nsu.ru
Ключевые слова: сверхзвуковая струя, молекулярный пучок, конденсация, кластерообразование, масс-спектрометрия, ионизация кластеров
Страницы: 691-702

Аннотация >>
Выполнены измерения структуры кластированных сверхзвуковых недорасширенных струй молекулярного азота и аргона методом молекулярно-пучковой масс-спектрометрии. Обнаружены, идентифицированы и изучены особенности использования молекулярно-пучковых методов регистрации сверхзвуковых струй разреженных газов в условиях слабой и развитой конденсации, т.е. в присутствии малых и больших кластеров в струях. Выявлена и объяснена необычная форма продольных и поперечных сечений кластированных сверхзвуковых струй при сканировании молекулярно-пучковой системой. Установлено, что источником присутствующих вблизи оси потока двукратно ионизованных мономеров, а также ионов димеров на ранних стадиях конденсации являются малые кластеры и мономеры, тогда как в присутствии в потоке кластеров большого размера доминирует иной механизм формирования таких ионов. Предложен маркер фиксации стадии образования в сверхзвуковом потоке кластеров малого размера.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Особенности численного моделирования акустических колебаний давления на больших временных масштабах

Д.И. Зарипов, Н.И. Михеев
Казанский научный центр РАН, Казань, Россия
zaripov.d.i@mail.ru
Ключевые слова: граничное условие, численная схема, круглый канал, длинный канал, резонанс, акустические колебания
Страницы: 703-710

Аннотация >>
В рамках задачи об установившихся осциллирующих колебаниях в полузакрытом канале исследовано влияние свойств конечно-разностных схем интегрирования первого и второго порядков и степени дискретизации расчетной области на прогнозирование амплитудно-частотной характеристики колебаний давления. Показано, что использование схемы Годунова первого порядка точности из-за ее диссипативных свойств занижает амплитуду высокочастотных пульсаций по отношению к опытным данным. Применение схемы второго порядка точности Лакса-Вендроффа даже при сравнительно грубой дискретизации расчетной области дает качественное совпадение тенденции изменения амплитуды установившихся стоячих волн по номеру гармоники с экспериментальными данными.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Численное исследование влияния вдува воздуха на кавитационное течение в радиально-осевой гидротурбине

Д.В. Чирков1,2, П.К. Щербаков2, С.Г. Чёрный1,2, В.А. Скороспелов3, П.А. Турук3
1Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
chirkov@ict.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
1doffys@gmail.com
3Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: численное моделирование, гидротурбины, кавитация, вдув воздуха, автоколебания
Страницы: 711-723

Аннотация >>
Использование некоторых радиально-осевых турбин на повышенных расходах жидкости сопровождается сильными пульсациями давления и мощности. Эти пульсации связаны с гидродинамической неустойчивостью кавитирующего течения жидкости. Во многих случаях при эксплуатации турбины амплитуда таких пульсаций может быть существенно снижена путем вдува/впуска воздуха под рабочее колесо турбины. В настоящей работе такой эффект исследуется численно. Для этого в предложенную ранее авторами гибридную одно-трехмерную модель течения смеси «жидкость-пар» в проточном тракте гидроэлектростанции добавляется вторая газообразная компонента ¾ неконденсируемый воздух. Описываются граничные условия и численный метод для решения уравнений модели. Для проверки точности расчета границы раздела «жидкость-газ» численный метод сначала был применен для решения задачи о разрушении плотины. Затем алгоритм применялся для моделирования течения в гидравлической турбине с вдувом воздуха под рабочее колесо. Показано, что с увеличением расхода вдуваемого воздуха амплитуда пульсаций давления снижается. Выявлен механизм изменения структуры потока в конусе отсасывающей трубы, приводящий к стабилизации течения при вдуве воздуха.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Явная алгебраическая модель турбулентности планетарного пограничного слоя: тестовый расчет нейтрально стратифицированного атмосферного пограничного слоя

А.Ф. Курбацкий1, Л.И. Курбацкая2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
kurbat@itam.nsc.ru
2Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
L.Kurbatskaya@ommgp.sscc.ru
Ключевые слова: пограничный слой атмосферы, алгебраические модели рейнольдсовых напряжений и турбулентного потока тепла, устойчивая стратификация, внутренние волны, численное моделирование
Страницы: 725-738

Аннотация >>
Тестируется явная алгебраическая модель рейнольдсовых напряжений и вектора турбулентного потока тепла для планетарного пограничного слоя в нейтрально стратифицированном пограничном слое атмосферы над однородной шероховатой поверхностью. Рассматриваемый вариант алгебраической модели построен на физических принципах RANS (Reynolds-аverage Navier-Stokes) приближения для описания стратифицированной турбулентности, в нем используются три прогностических уравнения и показано правильное воспроизведение основных характеристик нейтрального пограничного слоя атмосферы ¾ компонент скорости среднего ветра, угла поворота ветра, турбулентной статистики. Тестовые расчеты показывают, что предложенная модель может быть использована для целенаправленных исследований атмосферного пограничного слоя.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Гравитационное осаждение высококонцентрированной системы твердых сферических частиц

В.А. Архипов, А.С. Усанина
Томский государственный университет, Томск, Россия
Usaninaanna@mail.ru
Ключевые слова: твердая сферическая частица, высококонцентрированная система частиц, гравитационное осаждение, режим осаждения, коэффициент сопротивления
Страницы: 739-750

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования процесса гравитационного осаждения облака твердых монодисперсных сферических частиц с начальной объемной концентрацией С > 0,03 в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Проведена аналитическая оценка режимов осаждения облака частиц. Предложен новый способ формирования сферического облака частиц с высокой начальной концентрацией. Определена качественная картина осаждения высококонцентрированного облака частиц. Получена критериальная зависимость для коэффициента сопротивления сферического облака частиц.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Численное моделирование пленочного охлаждения плоской поверхности при подаче охладителя в углубления различной формы

А.А. Халатов1,2, Н.А. Панченко1,2, С.Д. Северин1
1Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев, Украина
artem.khalatov@vortex.org.ua
2Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского, Киев, Украина
Ключевые слова: пленочное охлаждение, эффективность пленочного охлаждения, поверхностные углубления, траншея
Страницы: 751-757

Аннотация >>
Представлены результаты компьютерного моделирования пленочного охлаждения плоской поверхности для различных схем пленочного охлаждения с подачей охладителя в поверхностные углубления различной формы. Расчеты выполнены в диапазоне изменения параметра вдува от 0,5 до 2,0, для сравнения использованы данные для традиционной схемы с одним рядом дискретных цилиндрических наклонных отверстий. При малых значениях параметра вдува ( m = 0,5) средняя эффективность пленочного охлаждения практически одинакова для всех исследованных схем. С увеличением параметра вдува наибольшую эффективность демонстрирует схема пленочного охлаждения с подачей охладителя в поперечную траншею.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Формирование термокапиллярных структур в нагреваемой пленке жидкости

С.П. Актершев1,2, Е.Н. Шатский1,2, Е.А. Чиннов1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
sergey-aktershev@mail.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: нагреваемая пленка, термокапиллярная неустойчивость, ривулетные структуры
Страницы: 759-769

Аннотация >>
Выведена система уравнений, на основе которой численным методом исследованы условия образования трехмерной термокапиллярной структуры на поверхности пленки жидкости, стекающей по нагревателю с фиксированной температурой. Формирование термокапиллярной структуры моделировалось посредством периодического возмущения в поперечном направлении, наложенного на двумерное течение. В расчетах показано, что трансверсальные возмущения могут развиваться в периодические ривулетные структуры на поверхности пленки, если число Марангони превышает некоторое пороговое значение. Выявлено, что ривулетная структура развивается в случае, когда период принадлежит некоторому диапазону, который определяется значением числа Марангони. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Экспериментальные исследования процесса конвективного теплообмена при испарении керосина и воды в замкнутом объеме

В.И. Трушляков1, И.Ю. Лесняк1, Л. Гальфетти2
1Омский государственный технический университет, Омск, Россия
lesnyak.ivan@gmail.com
2Миланский технический университет, Милан, Италия
Ключевые слова: тепломассообмен, топливные баки, газификация, компоненты топлива
Страницы: 771-781

Аннотация >>
Проведены исследования процесса испарения керосина и воды на основе конвективного теплообмена в экспериментальной установке, моделирующей характерный объем топливного бака ступени ракеты-носителя. В качестве базовых критериев подобия при выборе конструктивных параметров данной установки ¾ параметров теплоносителя, модельных жидкостей ¾ использованы числа Рейнольдса, Прандтля, Био и Нуссельта. В качестве теплоносителя применялись газы, в том числе воздух, азот, а также в стадии предварительных экспериментов рассматривались продукты сгорания полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (Hydroxyl-terminated polybutadiene, HTPB). Приняты граничные условия для жидкости, расположенной на пластине в виде капли, а также при ее равномерном пленочном распложении на пластине, размещаемой в экспериментальной модельной установке. На основе проведенных исследований получены значения температур для системы «газ-жидкость-стенка», определены площади массоотдающей поверхности и коэффициенты теплоотдачи газ-жидкость, газ-пластина для теплоносителей ¾ воздух, азот ¾ и для жидкостей ¾ вода, керосин. Проведен сравнительный анализ полученных результатов с известными данными. Сформулированы предложения для проведения экспериментов с использованием теплоносителя на основе продуктов сгорания HTPB.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Пространственное моделирование процесса формирования струи вскипающей воды при истечении из тонкого сопла

Р.Х. Болотнова1, В.А. Коробчинская1,2
1Институт механики им. Р.Р. Мавлютова, Уфа, Россия
bolotnova@anrb.ru
2Башкирский государственный университет, Уфа, Россия
Ключевые слова: тонкое сопло, истечение вскипающей воды, зародышеобразование, математическое и численное моделирование
Страницы: 783-794

Аннотация >>
Исследованы процессы нестационарного пространственного осесимметричного истечения вскипающей жидкости при мгновенной разгерметизации сосудов высокого давления на основе разработанной двухтемпературной двухфазной модели парожидкостной смеси с учетом парообразования и межфазного теплообмена в односкоростном однодавленческом приближениях. Численное моделирование проведено методом сквозного счета с использованием подвижных лагранжевых сеток. Дан сравнительный анализ расчетных и экспериментальных значений частот зародышеобразования c целью уточнения начального числа и радиуса микропузырьков, влияющих на интенсивность парообразования. Оценена достоверность полученных расчетов по двумерной и одномерной моделям путем сравнения с экспериментальными данными. Изучены особенности начальной стадии формирования пароводяной струи при истечении через тонкое сопло в зависимости от начального равновесного состояния воды для выбранных условий экспериментов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Взаимная диффузия в расплавах системы литий-свинец

Р.А. Хайрулин1, С.В. Станкус1, Р.Н. Абдуллаев2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
kra@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: диффузия, расплав, система литий-свинец, гамма-метод
Страницы: 795-800

Аннотация >>
Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения исследована взаимная диффузия в расплавах системы литий-свинец, содержащих 10,0, 15,0, 18,1, 20,0, 25,1, 30,2, 38,2, 40,1, 43,1, 46,7; 50,2, 60,2 и 70,0 ат. % Pb при температурах от 720 до 1030 K. Установлено, что концентрационная зависимость коэффициента взаимной диффузии имеет максимум в районе 20 ат. % Pb. Показано, что эта особенность связана с тенденцией к формированию ближнего порядка в жидких сплавах литий-свинец.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
Численная оценка режимов модифицирования поверхностного слоя металла лазерным импульсом при наличии поверхностно-активного вещества в расплаве

В.Н. Попов, А.Н. Черепанов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
popov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: модифицирование, наноразмерные тугоплавкие частицы, импульсное лазерное излучение, конвективный тепломассоперенос, численное моделирование
Страницы: 801-808

Аннотация >>
Выполнено численное моделирование процесса модифицирования поверхностного слоя металла тугоплавкими наноразмерными частицами с помощью импульсного лазерного излучения. Определены режимы импульсного лазерного воздействия, способствующие формированию течений для гомогенного распределения частиц модифицирующего вещества в расплаве при различных количествах поверхностно-активной примеси в металле. При модификации поверхностей деталей для улучшения их эксплуатационных свойств широко применяется лазерное излучение. Одним из перспективных способов решения этой задачи является модифицирование расплава наноразмерными специально подготовленными частицами тугоплавких соединений (карбиды, нитриды, карбонитриды и др.) [1]. При этом увеличение дисперсности частиц позволяет при сохранении их массы увеличить количество центров кристаллизации, а следовательно, измельчать структурные составляющие затвердевающего металла, повышая его однородность.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Методы анализа и синтеза технологических схем ТЭУ на базе решения вспомогательных задач линейного программирования

А.М. Клер, А.С. Максимов, Н.О. Епишкин
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Иркутск, Россия
maxalex@isem.irk.ru
Ключевые слова: математическое моделирование, теплоэнергетические установки, анализ технологических схем, оптимизация параметров
Страницы: 809-820

Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


15.
Волновые процессы при истечении водяного теплоносителя со сверхкритическими начальными параметрами

М.В. Алексеев1, И.С. Вожаков1,2, С.И. Лежнин1,2, Н.А. Прибатурин1
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
alekseev@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: сверхкритические параметры, неравновесный фазовый переход
Страницы: 821-824

Аннотация >>
Представлены результаты численного моделирования истечения водяного теплоносителя с сверхкритическими начальными параметрами при торцевом разрыве трубопровода высокого давления. Предложена и апробирована неравновесная релаксационная модель фазового перехода, позволяющая рассчитывать как процесс вскипания, так и конденсации.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


16.
Плотность теплового потока в области контактной линии капли, лежащей на горизонтальной поверхности тонкой нагреваемой фольги

В.В. Чеверда1,2, А.Л. Карчевский2,3, И.В. Марчук1,2, О.А. Кабов1,4
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
slava.cheverda@gmail.com
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
4Томский политехнический университет, Томск, Россия
Ключевые слова: капля жидкости, локальный нагрев, контактная линия смачивания
Страницы: 825-828

Аннотация >>
Экспериментально исследовались испаряющиеся капли воды, сидящие на горизонтальной нагреваемой подложке, в качестве которой использовалась константановая фольга толщиной 25 мкм, с размерами 42´35 мм2. Эксперименты проводились с одной каплей или с ансамблем из двух или трёх капель на фольге. Температура нижней поверхности фольги измерялась ИК-сканером. Для определения плотности теплового потока при испарении жидкости вблизи контактной линии, решалась задача Коши для уравнения теплопроводности с использованием термографических данных. Результаты расчетов показали, что максимальная плотность теплового потока имеет место в области контактной линии и превосходит среднюю плотность теплового потока со всей поверхности фольги. Это объясняется притоком тепла с периферии фольги к капле за счет относительно высокого значения коэффициента теплопроводности материала фольги, а также высокой интенсивностью испарения в области контактной линии.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину