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 5

1.
Определение положения ламинарно-турбулентного перехода при численном моделировании обтекания пластины дозвуковыми и трансзвуковыми потоками

А.В. Бойко1,2, К.В. Демьянко1,3, А.А. Иноземцев4, С.В. Кириловский1, Ю.М. Нечепуренко1,3, А.П. Падучев4, Т.В. Поплавская1
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
boiko@itam.nsc.ru
2Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
3Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН, Москва, Россия
4ОДК Авиадвигатель, Пермь, Россия
Ключевые слова: numerical simulation, subsonic and transonic flows, laminar-turbulent flow, laminar-turbulent transition, LTT module
Страницы: 675-683

Аннотация >>
Работа посвящена определению положения ламинарно-турбулентного перехода в дозвуковых и трансзвуковых двумерных пограничных слоях с помощью разработанного авторами оригинального программного комплекса LOTRAN 2.0, основанного на e N -методе и использующего данные численного моделирования ламинарного обтекания, выполненного стандартными газодинамическими пакетами, основанными на осредненных по Рейнольдсу уравнениях Навье-Стокса. В качестве примера рассмотрено обтекание плоской пластины. Продемонстрирована согласованность расчетных и экспериментальных данных по положению ламинарно-турбулентного перехода. Получены новые данные по положению ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое плоской пластины для трансзвуковых режимов течения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Влияние условий обтекания носовой части гиперзвукового воздухозаборника на течение в одиночном канале слива пограничного слоя

М.А. Гольдфельд, Т.А. Коротаева, Е.А. Ободовская, А.О. Турчинович
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
anna.turchinovich@yandex.ru
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, воздухозаборник, пограничный слой, канал слива, коэффициент расхода, уравнения Навье-Стокса, supersonic flow, air inlet, boundary layer, bleed channel, mass-flow-rate coefficient, Navier-Stokes equations
Страницы: 685-696

Аннотация >>
В работе представлены результаты исследования, проведенного в рамках отработки методики расчета течения и определения коэффициента расхода в узких цилиндрических каналах слива в условиях натекания толстого пограничного слоя. Для задания граничных условий на входной границе расчетной области использовались профили давления и температуры, полученные на выходной границе области моделирования обтекания носовой части гиперзвукового воздухозаборника. Численное моделирование пространственного обтекания носовой части гиперзвукового воздухозаборника проведено в диапазоне чисел Маха от 3 до 6 при угле атаки 6°. Результаты распределений статического давления, рассчитанных вдоль плоскости симметрии и в поперечном направлении, сопоставлены с экспериментальными данными. Показано их удовлетворительное согласование. Моделирование течения проведено в рамках стационарных уравнений Навье-Стокса, осредненных по Рейнольдсу, c использованием модели турбулентности k-w SST. Полученные распределения газодинамических параметров и линий тока позволили провести анализ особенностей структуры потока на носовой части модели воздухозаборника и в канале слива пограничного слоя. Расчеты показали, что для исследованного диапазона чисел Маха может быть реализовано звуковое течение в каналах слива пограничного слоя, что позволит обеспечить максимальный расход через них.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
Ускорение турбулентного потока в узком облуненном канале и интенсификация отрывного течения при уплотнении однорядных наклоненных овально-траншейных лунок на стенке

С.А. Исаев1,2,3, М.С. Грицкевич1, А.И. Леонтьев3, О.О. Мильман4, Д.В. Никущенко1
1Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург, Россия
isaev3612@yandex.ru
2Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации, Санкт-Петербург, Россия
3Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
4Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского, Калуга, Россия
Ключевые слова: наклоненные овально-траншейные лунки, узкий канал, интенсификация течения, inclined oval-trench dimples, narrow channel, flow intensification
Страницы: 697-702

Аннотация >>
На основе решения осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, замкнутых с помощью модифицированной с учетом кривизны линий тока модели переноса сдвиговых напряжений, обнаружено ускорение турбулентного потока в канале с однорядными наклоненными овально-траншейными лунками, ранее установленное на ламинарном режиме. Показано, что скорость в ядре потока увеличивается до 1,4 раза при уплотнении лунок. Оценено влияние плотности лунок на аномальную интенсификацию отрывного течения на стабилизированном участке канала. Установлено, что абсолютная величина трения в зоне возвратного течения в лунке возрастает до 5,5 раз по сравнению с трением на стенке гладкого канала.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Исследование структуры газового потока, истекающего из форсунки горелочного устройства распылительного типа

И.С. Ануфриев, Д.В. Красинский, Е.Ю. Шадрин, Е.П. Копьев, О.В. Шарыпов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
anufriev@itp.nsc.ru
Ключевые слова: горелочное устройство, форсунка, сверхзвуковая струя, PIV, теневой метод, аэродинамика, численное моделирование, burner, nozzle, supersonic jet, PIV, shadow photography method, aerodynamics, numerical simulation
Страницы: 703-718

Аннотация >>
Экспериментально и теоретически исследуется структура течения в высокоскоростной струе газа, истекающей из форсунки перспективного жидкотопливного горелочного устройства распылительного типа. На основе метода PIV измерено распределение скорости в однофазном газовом потоке при различных режимных параметрах. В приближении одномерного изэнтропического течения получены оценки газодинамических параметров для характерных режимов работы горелочного устройства с подачей перегретого водяного пара, а также с подачей воздуха. С применением CFD-пакета ANSYS Fluent проведено двумерное численное моделирование аэродинамической структуры потока воздуха при истечении из форсунки. Результаты сопоставлены с измеренным полем скорости и с характерной для сверхзвуковой недорасширенной струи картиной течения, визуализированной прямым теневым методом вблизи среза форсунки.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Опыт термодинамического описания и оптимизации эффекта Ранка

А.Ф. Латыпов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
latypov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: вихревая трубка, энергетическое разделение, политропический коэффициент полезного действия, оптимизация, vortex tube, energy separation, polytropic efficiency, optimization
Страницы: 719-728

Аннотация >>
Дано термодинамическое описание эффекта Ранка. Включение в энергетический обмен работ расширения и сжатия позволяет дать рациональное объяснение наблюдаемому эффекту. Эти работы осуществляются малыми порциями газа в политропических процессах. Вращательное движение газа и наличие необратимостей в процессах расширения и сжатия в совокупности обуславливают энергетическое разделение. Математическая модель построена с использованием законов сохранения и политропического процесса расширения. Выполнены оптимизационные расчеты для различных значений политропического коэффициента полезного действия и числа Маха истечения горячего газа. Предложена практическая методика оптимизации рабочего процесса. В процессе оптимизации определяется также коэффициент полезного действия работы расширения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Генерация тепла в мультицилиндровой системе Куэтта-Тэйлора

В.Н. Мамонов, Н.Б. Миськив, А.Д. Назаров, А.Ф. Серов, В.И. Терехов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
mamonovvn@mail.ru
Ключевые слова: теплогенератор, течение Куэтта-Тэйлора, диссипация энергии, вращающиеся цилиндры, момент сопротивления, тепловая мощность, heat generator, Couette-Taylor flow, energy dissipation, rotating cylinders, drag torque, thermal power
Страницы: 729-739

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования интенсивности энерговыделения в генераторе Куэтта-Тэйлора с независимо вращающимися цилиндрами применительно к решению проблемы прямой конверсии энергии ветра в теплоту. Система образована двумя вложенными друг в друга мультицилиндровыми роторами. Преимущественно изучались режимы встречного вращения роторов. Исследовались момент сопротивления вращению роторов и выделяемая теплогенератором мощность в зависимости от относительной угловой скорости вращения роторов теплогенератора при фиксированной вязкости рабочей жидкости и в зависимости от вязкости рабочей жидкости при неизменной относительной угловой скорости вращения роторов теплогенератора. Представление мультицилиндровой конструкции теплогенератора в виде одиночного эквивалентного кольцевого канала между двумя вращающимися цилиндрами позволило обобщить полученные экспериментальные данные по коэффициентам момента сопротивления вращению и удельной выделяемой тепловой мощности от числа Рейнольдса. Такое обобщение дает основание для разработки инженерных методик расчета тепловых характеристик различных конструкций мультицилиндровых систем нагрева жидкостей.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Исследование физико-химических процессов в неравновесном гиперзвуковом течении воздушной смеси за сильной ударной волной

И. Жезали1, Р. Хаоюй1, А. Чпоун2
1Университет науки и технологии им. Хуари Бумедьена, Алжир, Алжир
ghezali_youcef@yahoo.fr
2Университет Эври, Эври, Франция
Ключевые слова: гиперзвуковой, неравновесный, ударная волна, колебание, ионизация, hypersonic, non-equilibrium, shock wave, vibration, ionization
Страницы: 741-759

Аннотация >>
Изучается вопрос о влиянии выбора модели термохимической неравновесности на рассчитываемое распределение макропараметров течения за сильной ударной волной. Обсуждается влияние среднегеометрической температуры (модель Парка) и электронной энергии наряду с двумя моделями колебательно-диссоциативного взаимодействия, включающими модели Парка и Кузнецова, которые также изучаются и используются для сравнения. Для описания неравновесных химических реакций в воздушном потоке была применена модель химической кинетики Парка с 11 компонентами и 49 элементарными реакциями. Модель обмена энергией между поступательными и колебательными модами описывалась формулой Ландау-Теллера, где время релаксации компонентов было представлено формулой Милликена-Уайта, включающей высокотемпературную поправку Парка. Уравнения теоретической модели, включающей уравнения Эйлера, дополненные уравнениями сохранения колебательной энергии молекулярных компонентов, а также уравнения химической кинетики с использованием двухтемпературной модели (учитывающей поступательно-вращательную и колебательно-электрон-электронную температуры) дискретизировались посредством конечно-разностной схемы. Получено хорошее согласование структур зоны релаксации при сравнении результатов настоящей работы и данных Панеси для двух точек траектории (1634 и 1643 сек) для возвращаемой капсулы FIRE II.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Нестационарные численные решения для плоской струи, истекающей из узкой щели в затопленное пространство

С.Н. Яковенко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Рооссия
yakovenk@itam.nsc.ru
Ключевые слова: плоская струя, неустойчивость, поперечные колебания, численное моделирование, поле скорости, завихренность, plane jet, instability, lateral oscillations, numerical simulation, velocity field, vorticity
Страницы: 761-772

Аннотация >>
Представлены результаты моделирования струи, истекающей из узкой щели при небольшом числе Рейнольдса Re. Проведено сравнение с данными лабораторных экспериментов и показано, что стационарные численные решения с ростом Re переходят в нестационарные с самовозбуждением синусоидальной неустойчивости. Исследовано влияние наложенных на входе поперечных колебаний на поведение струи.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Экспериментальное исследование влияния числа Онезорге на размеры капель, образовавшихся в результате капиллярного распада струи

Н.В. Бондарева1, А.Л. Григорьев2, Т.Г. Коровин2, А.А. Коротеев1, А.А. Сафронов2, Т.Д. Скоробогатько2, Н.И. Филатов2, А.В. Хлынов2
1Московский авиационный институт, Москва, Россия
chkt@yandex.ru
2ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», Москва, Россия
Ключевые слова: основные и сателлитные капли, капиллярные волны, вынужденный капиллярный распад, безразмерное волновое число, main and satellite droplets, capillary waves, forced capillary breakup, dimensionless wave number
Страницы: 773-777

Аннотация >>
Подтверждено соответствие экспериментально полученных результатов проверки теоретически рассчитанной зависимости размеров основных и сателлитных капель от безразмерного волнового числа возмущения поверхности струи ньютоновской жидкости. Показано, что увеличение вязкости жидкости существенно изменяет динамику развития капиллярных волн в струе и механизм образования сателлитных капель.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Холодное газодинамическое напыление алюминиевого покрытия на эрозионно нестойкий материал

В.С. Шикалов, С.В. Клинков, В.Ф. Косарев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
vkos@itam.nsc.ru
Ключевые слова: холодное газодинамическое напыление, эрозия, профиль покрытия, звуковое сопло, cold spray, erosion, coating profile, sonic nozzle
Страницы: 779-787

Аннотация >>
Впервые представлены результаты экспериментальных исследований по нанесению методом холодного газодинамического напыления алюминиевых дорожек на поверхность хрупкого эрозионно нестойкого материала (подобных кирпичу) с помощью звукового сопла. Измерены скорости частиц вблизи оси двухфазной струи и предложена аппроксимирующая формула, описывающая зависимость скорости частиц от давления и температуры торможения ускоряющего воздуха. Проведены исследования взаимодействия двухфазной струи с поверхностью подложки и показано, что с увеличением температуры торможения газа процесс эрозии подложки переходит в процесс образования покрытия. Найдены параметры, которые могут быть рекомендованы в качестве рабочих при практическом напылении.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Исследование формирования наноструктурированных композитных порошков в плазменной струе

В.О. Дроздов, А.Е. Чесноков, А.Н. Черепанов, А.В. Смирнов
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
ancher@itam.nsc.ru
Ключевые слова: наномодифицирование, композиционный порошок, нитрид титана, смачиваемость, структура, плазменная обработка, nanomodification, composite powder, titanium nitride, wettability, structure, plasma treatment
Страницы: 789-794

Аннотация >>
Исследовано получение композиционного порошка титана, содержащего тугоплавкие наночастицы TiN, с использованием электродугового плазмотрона. С помощью электронного микроскопа Evo MA15 (Carl Zeiss) и дифрактометра ДРОН-4.0 изучены морфология поверхности и внутренняя структура частиц порошка, выполнен их рентгенофазовый анализ, построена карта распределения элементов как по поверхности, так и по объему полученной композиционной частицы. Показано, что наночастицы равномерно распределены по всему объему частиц титана и полностью им плакированы. Полученные таким способом наноструктурированные порошки, используемые в качестве наномодифицирующих добавок, повышают гомогенность распределения тугоплавких элементов при вводе их в расплав, защищают наночастицы от непосредственного взаимодействия с внешней средой, увеличивают их смачиваемость и сроки хранения, что положительно сказывается на эффективности наномодифицирования металлов и сплавов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


12.
Влияние фильтрационного теплопереноса на характеристики и условия воспламенения частиц водоугольного топлива

С.В. Сыродой1, В.В. Саломатов2
1Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
ssyrodoy@yandex.ru
2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: водоугольное топливо, зажигание, фильтрация, внутренний тепло- и массоперенос, время задержки воспламенения, coal-water fuel, ignition, filtration flow, intrinsic heat and mass transfer, ignition delay time
Страницы: 795-812

Аннотация >>
Приведены результаты теоретических исследований влияния процесса фильтрации смеси газообразных продуктов пиролиза и водяного пара на динамику зажигания частиц водоугольного топлива в условиях высокотемпературного нагрева. В рамках разработанной математической модели проведено прогностическое моделирование процессов воспламенения капель водоугольного топлива в условиях, соответствующих топочным пространствам (характеризующимся интенсивным радиационно-конвективным нагревом) типичных котельных агрегатов. Сравнительный анализ экспериментальных (установленных ранее) и теоретических значений времен задержек воспламенения ( t ign ) показал их хорошее соответствие. По результатам математического моделирования установлено, что фильтрация водяных паров и летучих оказывает существенное влияние (до 40 %) на характеристики и условия воспламенения частицы водоугольного топлива. Показано, что увеличение скорости движения парогазовой смеси в пористой структуре топлива приводит к росту времени задержки его зажигания. Проанализировано влияние ограничений «упрощенной» модели фильтрационного теплопереноса на прогностические оценки характеристик воспламенения частиц водоугольного топлива. Показано, что применение относительно простых моделей фильтрационного теплообмена не приводит к значительным погрешностям расчета времен задержек воспламенения.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


13.
Таяние льда при облучении селективным источником теплового излучения

С.Д. Слепцов1, Н.А. Саввинова2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
sleptsov@itp.nsc.ru
2Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, Якутск, Россия
Ключевые слова: лед, задача Стефана, селективное поглощение, пленка воды, селективный источник излучения, ice, Stefan problem, selective absorption, water film, selective radiation source
Страницы: 813-820

Аннотация >>
Проведено численное моделирование таяния слоя льда на вертикальной подложке, нагреваемого от источника излучения в виде галогеновой лампы в однофазной постановке задачи Стефана. Лед представлен в виде чистого, не рассеивающего, селективно поглощающего материала с двумя спектральными полосами объемного поглощения. В вычислительной модели учитывается селективный характер источника излучения. Анализ результатов расчетов показывает преобладающую роль падающего излучения на формирование поля плотности потока результирующего излучения в среде. Получено удовлетворительное согласование расчетов с экспериментальными данными.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


14.
Сравнение термодинамической эффективности систем энергоснабжения с раздельной и совмещенной генерацией произведенных энергоносителей

А.В. Клименко, В.С. Агабабов, А.В. Корягин, П.Н. Борисова, Г.А. Романов
Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», Москва, Россия
agababovvs@yandex.ru
Ключевые слова: мультигенерация, совмещенная и раздельная генерации, термодинамическая эффективность, произведенные энергоносители, эксергетический КПД, multi-generation, combined and separate generation, thermodynamic efficiency, produced energy carriers, exergy efficiency
Страницы: 821-832

Аннотация >>
Рассматриваются вопросы повышения термодинамической эффективности генерации произведенных энергоносителей, таких, например, как холод, водород, сжатый воздух. В основе предлагаемой технологии, получившей название «мультигенерация», лежит создание энергетических комплексов, состоящих из объектов генерации и потребителей. В задачу объектов генерации наряду с производством традиционных энергоносителей, таких как электроэнергия и тепло, входит также производство других произведенных энергоносителей и иных полезных продуктов, которые при раздельном производстве генерировались либо у потребителей, либо на специально для этой цели предназначенных предприятиях. Показаны преимущества реализации технологии мультигенерации как для отдельных объектов генерации и потребителей, так и для систем энергоснабжения в целом. В качестве критерия оценки термодинамической эффективности для отдельного объекта генерации принято изменение удельного расхода топлива на производство электроэнергии и тепла, а для системы энергоснабжения ¾ абсолютное и относительное изменения эксергетического КПД генерации всех произведенных энергоносителей. Приводятся полученные в ходе проводимого исследования формулы для сравнительных расчетов эффективности при совмещенной и раздельной генерации произведенных энергоносителей при принятых критериях оценки. Также приводятся принятые условия и результаты расчетов изменения эффективности генерации произведенных энергоносителей при переходе от раздельной к совмещенной генерации для энергетического комплекса в составе паротурбинной установки Т-100-130 в сочетании с парокомпрессионным и абсорбционным термотрансформаторами, работающими в режиме холодильной машины.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


15.
Пульсации давления при инжекции газа в заполненный жидкостью закрытый объём при больших перепадах давления

М.В. Алексеев1, И.С. Вожаков1,2, С.И. Лежнин1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
alekseev@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: инжекция газа в жидкость, пульсации давления, жидкий свинец, gas injection into liquid, pressure pulsation, liquid lead
Страницы: 833-836

Аннотация >>
Представлены результаты численного моделирования инжекции воздуха в замкнутый объем с жидкостью (водой, жидким свинцом) при больших перепадах давления. Показано существенное различие процессов образования воздушного объема и эволюции его границы при инжекции в воду и жидкий свинец. Сопоставление периодических пульсаций давления в газовом объёме, полученных путем численного моделирования, с пульсациями давления, полученными для квазистационарной одномерной модели, показало существенную консервативность упрощенной модели. Проведено сравнение процесса разрушения газовых объёмов при периодических пульсациях в воде и жидком свинце. Показано, что при прочих одинаковых условиях газовый объём в воде разрушается быстрее, чем объём газа в свинце.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


16.
Плотность и тепловое расширение сплава Inconel 718 в твердом и жидком состояниях

Р.Н. Абдуллаев1,2, Р.А. Хайрулин1, С.В. Станкус1, Ю.М. Козловский1
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
abdullaev.rasul88@gmail.com
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: гамма-метод, дилатометрический метод, сплав Inconel 718, плотность, тепловое расширение, gamma-method, dilatometer method, Inconel 718 alloy, density, volumetric expansion
Страницы: 837-840

Аннотация >>
Дилатометрическим методом и методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения измерены плотность и коэффициенты теплового расширения сплава Inconel 718 в интервале температур 293,15-1730 K твердого и жидкого состояний. Измерен скачок плотности при фазовом переходе твердое тело-жидкость. Проведено сравнение данных настоящей работы с результатами других авторов.
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину