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

2019 год, номер 3

1.
Распространение тепла в фазоизменяемом материале при постоянном тепловом потоке

М.И. Низовцев1, В.Ю. Бородулин1, В.Н. Летушко1, В.И. Терехов1, В.А. Полубояров2, Л.К. Бердникова2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
borodulin@itp.nsc.ru
2Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: композитный материал, фазоизменяемый компонент, теплоаккумулирующие свойства, тепловая инерция, энтальпийная модель, фазовый переход, composite material, phase change material, heat-accumulating properties, thermal inertia, enthalpy model, phase transition
Страницы: 337-350

Аннотация >>
Разработан новый композитный фазоизменяемый материал на основе пористого диатомита, который методом иммерсии насыщен парафином. Приведены результаты исследования распространения в нем тепла при нагреве с одной из сторон источником постоянной мощности. На основе энтальпийной модели проведены численные расчеты, выполнено сравнение с результатами экспериментов и проанализировано влияние свойств композитного материала на тепловые процессы в нем. В расчетах варьировались значения мощности теплового потока, диапазон температур фазовых переходов, характеристики фазоизменяемого компонента. Анализ результатов расчетов показал, что применение фазоизменяемого компонента позволяет не только увеличивать теплоаккумулирующую способность композитного материала, но и управлять тепловыми потоками. Вследствие этого появляется возможность уменьшить пиковые значения теплового потока, проходящего через материал, а также ограничить на длительное время диапазон изменения температуры материала при нагреве.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Численное моделирование естественного конвективного теплообмена в вертикально ориентированном цилиндрическом кольцевом канале с источниками тепла для наножидкости на основе воды с наночастицами меди

Ф. Мебарек-Удина1, Р. Бессаи2
1Университет 20 августа 1955 г., Скикда, Алжир
oudina2003@yahoo.fr
2Университет Ментури-Константин, Константин, Алжир
f.mebarek_oudina@univ-skikda.dz
Ключевые слова: естественная конвекция, наножидкость, источник тепла, кольцевой канал, natural convection, nanofluid, heat sources, cylindrical annulus
Страницы: 351-361

Аннотация >>
Статья посвящена численному исследованию естественной конвекции наножидкости «вода-наночастицы Cu», помещенной в вертикальный кольцевой канал с двумя нагревателями различной длины. Моделирование проводилось с помощью метода конечных объемов с применением алгоритма SIMPLER. На внутренней стенке канала имеются адиабатические участки и дискретные источники тепла. Верхняя и нижняя стенки теплоизолированы, а температура внешней стенки поддерживается пониженной. Показано влияние объемной доли твердой фазы наножидкости на гидродинамику и тепловые характеристики теплообмена, например, на среднее и локальное числа Нуссельта, линии тока, картину изотерм. Моделирование проведено для числа Рэлея в интервале от 103 до 106 и объемной дли наночастиц в интервале от 0 до 0,1. Показано, что теплоотдача и температура нагревателей зависят от числа Рэлея, объемной доли наночастиц и длины нагревателей.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
Исследование устойчивого пограничного слоя c использованием явной алгебраической модели турбулентности

А.Ф. Курбацкий1, Л.И. Курбацкая2
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
2Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
L.Kurbatskaya@ommgp.sscc.ru
Ключевые слова: турбулентность, устойчивый планетарный пограничный слой, явная алгебраическая модель турбулентных потоков, постоянный форсинг поверхности, численное моделирование, turbulence, stable planetary boundary layer, explicit algebraic model of turbulent fluxe, constant surface forcing, numerical simulation
Страницы: 363-380

Аннотация >>
С помощью недавно развитой явной анизотропной алгебраической модели напряжений Рейнольдса проведены вычисления для исследования динамики устойчивого пограничного слоя по схеме известного тестового случая проекта GABLS1, но с более широкой областью устойчивости, где градиентное число Ричардсона Ri > 1. Модель включает воздействие гравитационных волн, позволяющее учесть поддержание импульса в условиях сильной устойчивости. Цель исследования ¾ получение более реалистичного, меньшего по глубине, чем в традиционных моделях первого порядка, пограничного слоя. Рассматривается случай с постоянной скоростью охлаждения поверхности. Некоторые интересные особенности модели связаны с выводом, основанным на физических принципах. В частности, использование большего количества прогностических уравнений в модели позволяет получить более реалистичное динамическое поведение. Модель показывает хорошее согласование с результатами LES-моделирования.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Турбулентный перенос в закрученной струе с распадом вихревого ядра. PIV/PLIF-измерения и численное моделирование

А.С. Лобасов1,2, В.М. Дулин1,2, А.А. Дектерев1, А.В. Минаков1,3
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Alexey.Lobasov@gmail.com
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Ключевые слова: закрученная струя, распад вихревого ядра, турбулентный перенос, оптические методы диагностики потока, численное моделирование турбулентного потока, swirling turbulent jet, vortex breakdown, turbulent transport, optical methods for flow diagnostics, CFD simulation of turbulent flow
Страницы: 381-389

Аннотация >>
Представлены результаты бесконтактных измерений и численного моделирования структуры турбулентной закрученной струи с распадом вихревого ядра. На основе измерений методами PIV и PLIF распределений мгновенной скорости и концентрации оценены значения интенсивности пульсаций и их локальные корреляции. Приведено сравнение экспериментальных данных с результатами численного моделирования методами URANS и LES. На основе измерений и LES-моделирования проведен анализ локальной интенсивности конвективного и турбулентного переноса пассивной примеси.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Численное исследование и оптимизация управления течением на крыле с использованием пассивных струй воздуха

Мохамед А. Азиз1, Ахмед М. Эльсайед2
1Институт авиационной техники, Гиза, Египет
2Университет Фаюм, Файюм, Египет
ac_eng_sayed@yahoo.com
Ключевые слова: пассивное управление течением, вычислительная гидродинамика, оптимизация, симплексный алгоритм, passive, flow control, CFD, optimization, simplex algorithm
Страницы: 391-406

Аннотация >>
Представлено численное исследование управления обтеканием крылового профиля с использованием пассивных струй воздуха. Проведено исследование генерации пассивной струи со стороны повышенного давления к стороне подсасывания с целью улучшения характеристик крылового профиля. К таким характеристикам относятся отрыв пограничного слоя и начало срыва потока. Численное моделирование проведено с использованием программного пакета CFDRC. Использованы методы конечного объема на различных структурированных и неструктурированных сетках для решения стационарных уравнений Навье-Стокса сжимаемого газа. Результаты расчетов для различных моделей турбулентности верифицировались путем сравнения с результатами экспериментов. Выполнено параметрическое исследование влияния положения щели, её ширины и угла синтетической струи к поверхности на стороне подсасывания дозвукового течения вокруг крылового профиля NACA 23012C. Максимальная подъемная сила достигнута при струе, истекающей по нормали к поверхности стороны подсасывания, но это имело место за счет увеличения сопротивления. Максимальное аэродинамическое качество было достигнуто при использовании синтетической струи, расположенной на 43 % длины хорды и угле струи 30o. Оптимальная геометрия струи получена с применением симплекс-алгоритма, в котором в качестве начальных данных о форме струи используются данные, полученные из результатов параметрического исследования.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Ламинарно-турбулентный переход сверхзвукового пограничного слоя в присутствии внешних возмущений

С.А. Гапонов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
gaponov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, рейнольдсовы напряжения, гидродинамическая устойчивость, внешние возмущения, supersonic boundary layer, laminar-turbulent transition, Reynolds stresses, hydrodynamic stability, external disturbances
Страницы: 407-416

Аннотация >>
В статье описывается метод оценки местоположения ламинарно-турбулентного перехода на основе теории линейной устойчивости в условиях присутствия акустического поля. В устойчивой области вблизи положения потери устойчивости определяется амплитуда возмущений скорости, возбужденных внешней звуковой волной. В силу близости параметров звуковой волны и собственных колебаний полученное значение амплитуды принимается равным амплитуде нарастающей волны пограничного слоя. В некоторой точке вниз по потоку напряжения Рейнольдса, соответствующие этой амплитуде, становятся равными нескольким процентам от ламинарных напряжений невозмущенного пограничного слоя. На основе экспериментальных данных в работе принимается, что в начале перехода рейнольдсовы напряжения составляют 12 % от ламинарных напряжений. Использование предложенного критерия, учитывающего внешние возмущения, дает хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных. Вплоть до перехода нарастание возмущений в пограничном слое хорошо описываются линейными уравнениями устойчивости.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Диспергирование жидкости в высокоскоростных коаксиальных газовых струях

В.М. Бойко, А.Ю. Нестеров, С.В. Поплавский
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
bvm@itam.nsc.ru
Ключевые слова: высокоскоростные струи, газокапельные потоки, аэродинамическое разрушение капель, high-speed jet, gas-droplet flow, droplets aerobreak
Страницы: 417-431

Аннотация >>
В работе изучается диспергирование жидкостей в высокоскоростных газовых струях применительно к тематике топливных форсунок большого расхода. Экспериментально исследована газожидкостная струя при центральной подаче жидкости на срез конфузорного сопла в воздушную струю на дозвуковых и сверхзвуковых режимах. Предложен энергетический подход к описанию газожидкостного потока, на основе которого получены необходимые данные для наиболее полного описания структуры газожидкостной струи: поле скорости газа без жидкости, теневая визуализация геометрии и волновой структуры струи с жидкостью и без нее, профили скорости жидкой фазы, дисперсность спрея, его пространственное распределение и концентрация. Получены характеристики газожидкостного течения по числам Вебера от первичного разрушения жидкой струи до конечного состояния спрея.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Взаимодействие горящей газовой струи с вращающейся проницаемой преградой

А.Н. Бажайкин
Институт теоретической прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
bazhan@itam.nsc.ru
Ключевые слова: картина течений, концентрация газов, вращающийся проницаемый диск, горение топливной струи, flow pattern, gas concentration, rotating permeable disk, fuel-jet burning
Страницы: 433-442

Аннотация >>
Экспериментально исследовано взаимодействие струи углекислого газа и горящей струи пропан-бутана с вращающимся диском из высокопроницаемого для газов ячеистого пористого никеля. Получены визуальные картины течений, пространственные распределения концентраций и температур газов. Моделирование смешения топлива с воздухом с помощью углекислого газа показало, что существует корреляция между исходным распределением концентраций СО2 и распределением температур и компонентов продуктов сгорания пропан бутана. Показано, что горение пропан-бутана на диске сопровождается нагревом его поверхностей до 800-900 °С. Определены режимы устойчивого горения в зависимости от расхода топлива, расстояния от сопла форсунки до диска и его скорости вращения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Исследование продольного эффективного турбулентного переноса при поперечном обтекании коридорных пучков труб

В.И. Рачков, В.Н. Федосеев, М.И. Писаревский, А.С. Корсун, И.Г. Меринов, Ю.Н. Балберкина
Московский инженерно-физический институт, Москва, Россия
MIPisarevskij@mephi.ru
Ключевые слова: коридорная упаковка стержней, турбулентное течение, эффективная теплопроводность, интегральная модель турбулентности, модель анизотропного пористого тела, пучки труб, пучки стержней, in-line rod packing, turbulent flow, effective thermal conductivity, integral model of turbulence, model of an anisotropic porous solid, tube bundles, rod bundles
Страницы: 443-449

Аннотация >>
Получены экспериментальные значения эффективной теплопроводности воды при поперечном обтекании коридорного пучка стержней с квадратной упаковкой. Эффективная теплопроводность воды измерялась в направлении, параллельном осям стержней. В качестве метода измерения использовалось смешение в рабочем участке двух плоских параллельных потоков воды, которые двигались с одинаковыми скоростями, но имели разные температуры. По измерениям температур потоков до и после участка смешения определялось количество тепла, передаваемое от горячего потока к холодному, и рассчитывалась эффективная теплопроводность жидкости. В исследованном диапазоне чисел Рейнольдса (от 7× QUOTE 103 до 8× QUOTE 104), рассчитанном по скорости в узком сечении, экспериментальная эффективная теплопроводность воды показала линейное увеличение с ростом скорости и хорошее согласование с результатами расчетов по интегральной модели турбулентности. Полученные экспериментальные данные подтвердили возможность использования интегральной модели турбулентности для расчетов параметров модели анизотропного пористого тела, используемой в CFD-кодах, моделирующих теплогидравлические процессы в активных зонах ядерных реакторов и теплообменниках.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Воздействие звукопоглощающих покрытий на развитие возмущений в потоке смеси колебательно возбужденных газов

Т.В. Поплавская, А.И. Решетова, И.С. Цырюльников
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
popla@itam.nsc.ru
Ключевые слова: гиперзвуковые течения, неравновесность, высокопористые материалы, hypersonic flows, non-equilibrium, highly porous materials
Страницы: 451-462

Аннотация >>
В работе исследуется процесс развития возмущений на сплошной пластине и пластине со звукопоглощающим покрытием под углом атаки в гиперзвуковом потоке (М¥ = 8,44) колебательно возбужденных смесей углекислого газа и азота. Измерение среднеквадратичных пульсаций на поверхности пластин проведено в импульсной аэродинамической трубе ИТ-302М ИТПМ СО РАН. Численное моделирование выполнено на базе решения двумерных нестационарных уравнений Навье-Стокса и двухтемпературной модели релаксационных течений. При моделировании реального пористого покрытия используется скелетная модель, представляющая собой набор квадратных элементов, расположенных в шахматном порядке, с расстоянием между ними, равным диаметру пор звукопоглощающего материала, используемого в эксперименте. Представлены данные по динамике развития возмущений на сплошной пластине и пластине со звукопоглощающим покрытием при разных условиях набегающего потока. Проведено исследование влияния различных параметров звукопоглощающего покрытия (глубины, длины и расположение на пластине). Показано, что звукопоглощающее покрытие существенно (до 50 %) ослабляет интенсивность пульсаций давления на поверхности пластины по сравнению со сплошной поверхностью. Продемонстрировано согласование расчетных и экспериментальных данных по пульсациям давления на поверхности пластин.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Влияние тока Холла на МГД-течение наножидкости Кассона вдоль растягивающейся поверхности при наличии нулевого потока массы наночастиц и условий скольжения на поверхности

Э.М. Абд1, Ахмед А. Афифи2
1Университет короля Халида, Абха, Саудовская Аравия
m_abdelaziz999@yahoo.com
2Университет Кассима, Бурайда, Саудовская Аравия
afify60@hotmail.com
Ключевые слова: наножидкость Кассона, граничное условие скольжения, ток Холла, тепловыделение/поглощение, Casson nanofluid, slip boundary condition, Hall current, heat generation/absorption
Страницы: 463-478

Аннотация >>
Проведен численный анализ влияния тока Холла и условий скольжения на поверхности на магнитогидродинамическое течение наножидкости Кассона и на теплообмен вдоль растягивающейся поверхности. Для описания неньютоновской жидкости применялась модель жидкости Кассона. В модели учтены физические механизмы, ответственные за броуновское движение и термофорез с неоднородным внутренним тепловыделением/поглощением. Для получения практически пригодных результатов применялось граничное условие с нулевым потоком массы наночастиц. Путем применения метода переменной подобия были выполнены преобразования уравнений в частных производных в систему обыкновенных дифференциальных уравнений, которая затем решалась численно. Проверка полученных результатов осуществлялась путем их сравнения с результатами других работ. Обнаружено, что продольное поверхностное трение, поперечное трение, и скорости тепло- и массообмена значительно увеличиваются с увеличением параметра Холла.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Об адекватности модели излучательной способности экспериментальным данным при определении истинной температуры непрозрачного материала по спектру теплового излучения

С.П. Русин
Объединённый институт высоких температур РАН, Москва, Россия
sprusin@yandex.ru
Ключевые слова: истинная температура, спектр теплового излучения, неизвестная излучательная способность, true temperature, thermal radiation spectrum, unknown emissivity
Страницы: 479-489

Аннотация >>
При определении термодинамической (истинной) температуры непрозрачного материала по спектру теплового излучения параметрическая модель спектральной излучательной способности подбирается таким образом, чтобы эту модель и искомую температуру материала можно было считать адекватными исходным экспериментальным данным. Анализируются возможные условия адекватности. В качестве примера рассматривается процесс выбора модели на основе опубликованных экспериментальных данных для образца из вольфрама, нагретого в вакууме при постоянной температуре.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
Численное исследование влияния формы вихрегенераторов на эффективность пленочного охлаждения

Д. Чжэн, С. Ван, Ц. Юань
Институт турбомашин, Сиань, Китай
xinjun_wang@outlook.com
Ключевые слова: пленочное охлаждение, профилированный вихрегенератор, численное исследование, эффективность адиабатического охлаждения, film cooling, shaped vortex generator, numerical investigation, adiabatic cooling effectiveness
Страницы: 491-496

Аннотация >>
Проведено численное исследование метода улучшения эффективности пленочного охлаждения путем размещения разнообразных вихрегенераторов перед отверстием для подачи охладителя. Исследовано девять различных форм вихрегенераторов, в том числе в виде прямоугольника, треугольника, параллелограмма и трапеции. Эффективность пленочного охлаждения определялась при отношении плотностей основного и вторичного потоков 0,97 и при вариации параметра вдува в пределах 0,5-1,5. Полученные результаты показали, что эффективность пленочного охлаждения значительно улучшается при установке вихрегенератора выше по потоку источника охладителя. Закрученные потоки от вихрегенератора вращаются в противоположном направлении от пары вихрей со встречным вращением, ослабляя их эффект. Кроме того, прямоугольный вихрегенератор обеспечивает наиболее однородный слой хладагента в поперечном направлении и наибольшую усредненную эффективность адиабатического охлаждения, но при его применении проявляется побочный эффект ¾ увеличивается суммарная потеря давления.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Кризис теплообмена на микрооребрённом нагревателе при течении плёнки жидкости FC-72 под действием потока газа в миниканале

В.В. Чеверда1,2, О.А. Кабов1,3,4
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
slava.cheverda@gmail.com
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3омский политехнический университет, Томск, Россия
4Томский политехнический университет
Ключевые слова: двухфазные потоки, пленочные течения, локальный нагрев, кризис теплообмена, микрооребрение, two-phase flows, film flows, local heating, heat transfer crisis, micro-finning
Страницы: 497-501

Аннотация >>
Экспериментально исследован кризис теплообмена в пленке жидкости FC-72, движущейся под действием потока газа по гладкому или микрооребренному нагревателю. Показано, что использование микрооребрения приводит к увеличению критического теплового потока, так как за счет капиллярного эффекта происходит дополнительное омывание жидкостью нагреваемой поверхности.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину