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

Array
(
    [SESS_AUTH] => Array
        (
            [POLICY] => Array
                (
                    [SESSION_TIMEOUT] => 24
                    [SESSION_IP_MASK] => 0.0.0.0
                    [MAX_STORE_NUM] => 10
                    [STORE_IP_MASK] => 0.0.0.0
                    [STORE_TIMEOUT] => 525600
                    [CHECKWORD_TIMEOUT] => 525600
                    [PASSWORD_LENGTH] => 6
                    [PASSWORD_UPPERCASE] => N
                    [PASSWORD_LOWERCASE] => N
                    [PASSWORD_DIGITS] => N
                    [PASSWORD_PUNCTUATION] => N
                    [LOGIN_ATTEMPTS] => 0
                    [PASSWORD_REQUIREMENTS] => Пароль должен быть не менее 6 символов длиной.
                )

        )

    [SESS_IP] => 34.200.248.66
    [SESS_TIME] => 1711620914
    [BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
    [fixed_session_id] => eda30843994a7845dd2ef50533a0bf32
    [UNIQUE_KEY] => ee0f7f36a10f20478ce47d6330bfd8bf
    [BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
        (
            [LOGIN] => 
            [POLICY_ATTEMPTS] => 0
        )

)

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2020 год, номер 1

1.
История и тенденции развития метода анемометрии по изображениям частиц для аэродинамического эксперимента (обзор)

А.В. Бильский1, О.А. Гобызов1, Д.М. Маркович1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
oleg.a.g.post@gmail.com
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: аэродинамика, панорамная оптическая диагностика потоков, трассеры, PIV, PLIF, LIP, измерение скорости, измерение давления, измерительная аппаратура, aerodynamics, optical flow diagnostics, tracers, velocity measurement, pressure measurement, instrumentation
Страницы: 1-24

Аннотация >>
Данный обзор посвящен анализу истории и современным тенденциям развития метода анемометрии по изображениям частиц для аэродинамического эксперимента. Авторами рассматриваются основы метода анемометрии, варианты его реализации, история и современное состояние аппаратных средств. Отдельное внимание уделено способам обработки данных и расчета производных величин на основе измеряемых полей скорости. Также кратко анализируются некоторые панорамные оптические методы, которые могут применяться совместно с анемометрией по изображениям частиц и реализуются с применением аналогичной аппаратной базы. Основной акцент в обзоре сделан на примеры работ, демонстрирующих возможности и современный уровень метода анемометрии по изображениям частиц в контексте аэродинамического эксперимента.


2.
Особенности формирования трехмерной структуры течения в высокоскоростной струе, истекающей из модельного двухконтурного сопла

В.И. Запрягаев, Н.П. Киселев, С.Г. Кундасёв, А.А. Пивоваров
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
nkiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: двухконтурное сопло, высокоскоростная двухконтурная струя, азимутальная неоднородность давления, dual-stream jet nozzle, high-speed dual-stream jet, azimuthal pressure non-uniformity
Страницы: 25-36

Аннотация >>
Работа посвящена экспериментальному исследованию высокоскоростной струи, истекающей из модельного двухконтурного сопла, с использованием бесконтактных (теневая визуализация) и зондовых (пневмоприемник полного давления) методов измерения газодинамических параметров. Выявлена азимутальная неравномерность распределения давления, величина которой во внешнем контуре существенно выше, чем во внутреннем. Причина возникновения пространственной структуры течения связана с поддерживающими пилонами внутри контуров сопла и формированием трансзвукового режима течения во внешнем канале.


3.
Расчет устойчивости ламинарного пограничного слоя на поверхности профилированного гиперзвукового сопла для числа Маха M = 6

Сергей Олегович. Морозов1,2, А.Н. Шиплюк1,3
1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
morozov@itam.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: гиперзвуковое сопло, пограничный слой, линейная теория устойчивости, ламинарно-турбулентный переход, вихри Гёртлера, hypersonic nozzle, boundary layer, linear stability theory, laminar-turbulent transition, Goertler vortices
Страницы: 37-46

Аннотация >>
Выполнен расчет устойчивости ламинарного пограничного слоя на поверхности гиперзвукового сопла для числа Маха M = 6 аэродинамической установки Транзит-М. Профили ламинарного пограничного слоя получены путем численного решения уравнений Навье-Стокса в программе Fluent пакета Ansys. В приближении линейной теории устойчивости получены N -факторы роста вихрей Гёртлера, возмущений первой и второй мод Мэка. Показано, что для рассматриваемого сопла наиболее неустойчивыми являются вихри Гёртлера. Определены эмпирические зависимости локального числа Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода от N -фактора и единичного числа Рейнольдса.


4.
Анализ турбулентного течения в канале с двумерными выступами: влияние ширины первого ребра

Б. Омари, А. Матуи, А. Салем
Университет науки и технологии Хуари Бумедьена, Алжир, Алжир
amataoui@gmail.com
Ключевые слова: выступ, ребристая поверхность, коэффициент трения Дарси, коэффициент сопротивления давления, силы сопротивления, турбулентность, forward facing step, ribbed surface, Darcy friction factor, pressure drag coefficient, drag force, turbulence
Страницы: 47-62

Аннотация >>
Работа посвящена исследованию турбулентного течения в канале, стенкам которого придают неровность поперечно расположенные семь ребер прямоугольного сечения. При наличии одинаковых ребер в потоке после первого ребра генерируется крупный вихрь, который распространяется вдоль вершин двух первых ребер, захватывая поток первой межреберной полости. Увеличение ширины первого ребра может решить эту проблему. Полученная таким образом конфигурация потока может быть востребована при создании технических решений, требующих регулярных структур в первой полости. Линии тока указывают на то, что первое ребро ведет себя как выступ, когда его ширина L1 > 5h, причем регулярные структуры в потоке наблюдаются с первой межреберной полости. Эффект от расширенного первого ребра иллюстрируется профилями коэффициентов давления и трения, а также профилями турбулентной кинетической энергии. Влияние этого эффекта также отражается на коэффициенте трения Дарси. Силы вязкости и давления, действующие на первое ребро и на пространство между 5-м и 6-м ребрами демонстрируют, что сила давления является доминирующей. Коэффициент трения Дарси, характеризующий поток, и коэффициент сопротивления давления, полученные для полости между пятым и шестым ребрами, не зависят от числа Рейнольдса при наличии выступа шириной L1 > 5h, в то время как сила сопротивления на первом ребре увеличивается с увеличением числа Рейнольдса.


5.
Исследование динамики полета летательного аппарата осесимметричной конфигурации с выдувом боковой поперечной струи

В.А. Кисловский, В.И. Звегинцев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
kislovsky_v@mail.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой летательный аппарат, выдув, газоструйнаясистема управления, аэродинамические силы, динамика полета, supersonic flying vehicle, ejection, gas jet control system, aerodynamic forces, flight dynamics
Страницы: 63-72

Аннотация >>
Представлены результаты исследования динамики полета летательного аппарата осесимметричной конфигурации при применении в качестве управляющего воздействия выдува газовой струи. Рассмотрены и проанализированы различия в траекториях полета с учетом и без учета перераспределения давления по поверхности летательного аппарата вследствие выдува поперечной газовой струи. Для проведения исследования создана программа, основанная на уравнениях движения материальной точки в пространстве и поворота летательного аппарата вокруг центра масс. Показанно влияние перераспределения давления по поверхности летательного аппарата осесимметричной конфигурации вследствие выдува боковой поперечной газовой струи на траекторию движения и на скорость отклонения по углу рысканья.


6.
Об особенностях деформирования податливого покрытия пульсациями давления в турбулентном пограничном слое

В.М. Кулик
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
VictorKulik@itp.nsc.ru
Ключевые слова: турбулентное течение, вязкоупругие свойства, динамическая податливость, граничные условия, стационарный режим, время установления вынужденных колебаний, turbulent flow, viscoelastic properties, dynamic compliance, boundary conditions, stationary regime, time of stabilization of forced oscillations
Страницы: 73-83

Аннотация >>
Проведено сравнение измеренной ранее и рассчитанной в настоящей работе деформации податливого покрытия в турбулентном течении. Рассчитанная спектральная плотность деформаций покрытия на низких частотах (25-250 Гц) оказалась почти на два порядка выше измеренной, а среднеквадратичное значение величины измеренной деформации ¾ в семь раз меньше расчетной. Рассчитан переходный режим установления вынужденных колебаний покрытия под действием волны давления. Показано, что покрытие практически всегда работает в переходном режиме, не достигая максимальных амплитуд деформаций, которые характерны для установившегося режима. Сделан вывод о необходимости использования более сложных граничных условий, учитывающих нестационарность процесса, т.к. амплитуда деформации покрытия сложным образом меняется за время жизни организованных структур, движущихся в турбулентном пограничном слое.


7.
Численное моделирование обтекания пластины сверхзвуковым потоком при сублимации материала с поверхности

С.А. Гапонов, А.Н. Семенов, Б.В. Смородский
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия
gaponov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой пограничный слой, бинарная газовая смесь, сублимация, численное моделирование, supersonic boundary layer, binary gas composition, sublimation, numerical simulation
Страницы: 85-92

Аннотация >>
Методом прямого численного моделирования и на основе уравнений пограничного слоя рассчитаны параметры сверхзвукового пограничного слоя на плоской пластине при сублимации материала с поверхности при числе Маха M = 2. В качестве сублимирующего вещества рассматривается нафталин (C10 H8). Сопоставление результатов двух методов ¾ численного моделирования и данных, полученных на основе локально автомодельного пограничного слоя, ¾ показало удовлетворительное соответствие. С помощью расчетов установлено, что с повышением температуры поверхности увеличивается масса испарения нафталина. При этом суммарный тепловой поток к твердой стенке уменьшается, а ее температура понижается в сравнении со случаем обтекания пластины без сублимации. Вследствие превышения в несколько раз молекулярного веса нафталина над молекулярным весом воздуха и понижения температуры поверхности в результате испарения материала стенки наблюдается повышение плотности бинарной смеси воздуха и паров сублимирующего вещества вблизи стенки, что может приводить к повышению устойчивости сверхзвукового пограничного слоя и к затягиванию его перехода в турбулентное состояние.


8.
Структура ограниченного закрученного течения при различных фазовых граничных условиях на неподвижном торце цилиндра

И.В. Наумов1, М.В. Кашкарова1, Р.Ф. Миккельсен2, В.Л. Окулов1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск,Россия
naumov@itp.nsc.ru
2Датский технический университет, Люнгби, Дания
Ключевые слова: вихревые аппараты и реакторы, распад вихря, тепло- и массоперенос в закрученных потоках, vortex apparatuses and reactors, vortex breakdown, heat and mass transfer in swirling flows
Страницы: 93-98

Аннотация >>
В работе анализируется сложная топология закрученных течений, генерируемых в цилиндре его вращающимся торцом. С помощью визуализации течения при различных параметрах крутки верхнего торца цилиндра показаны общие закономерности эволюции области с противотоком (пузыревидный распад вихря) вне зависимости от контакта исследуемого вихревого потока с различными жидкостями или газом на свободном торце. В ходе исследований впервые установлено, что сценарий возникновения области пузыревидного распада слабо зависит от свойств среды, ограничивающей циркуляцию рабочей жидкости, но существенно отличается от динамики вихревых течений, ограниченных «твердой» второй стенкой ¾ неподвижным торцом цилиндра. Например, при распаде приосевого вихря выявлены режимы стационарного вихревого движения с возникновением контакта рециркуляционной зоны с поверхностью границы раздела двух сред, что не свойственно замкнутым течениям. Полученные результаты представляют интерес для дальнейшего развития вихревых аппаратов и реакторов, обеспечивающих сложное вихревое движение ингредиентов для интенсификации массопереноса, как в отношении оптимизации работы действующих установок, так и для проектирования новых устройств.


9.
Математическое моделирование газопылевых течений в сепараторах соплового типа

И.Х. Еникеев
Московский политехнический университет, Москва, Россия
enickeev.iX@yandex.ru
Ключевые слова: газодисперсные потоки, сопловые сепараторы, взаимопроникающие континуумы, уравнения в частных производных, gas-solids flow, nozzle-type separators, interpenetrating continua, partial differential equations
Страницы: 99-108

Аннотация >>
Работа посвящена разработке газодинамической модели движения многоскоростных континуумов в соплах сложной формы, моделирующих форму двухступенчатого конфузорного воздухоочистителя. Исследовано влияние силового взаимодействия газовой и дисперсной фаз на структуру течения газопылевого потока в проточной части сопла в широком диапазоне изменения определяющих параметров невозмущенного потока. Особое внимание уделено режимам движения газодисперсных потоков в криволинейных каналах с большим массовым содержанием дисперсной фазы во входном сечении канала (сопла). Создана математическая модель, позволяющая учитывать влияние частиц, отскочивших от стенок сопла, на распределение как газовой, так и дисперсной фазы во всей рассматриваемой области. Показано, что учет отскочивших частиц приводит к наличию экстремума в распределении массовой концентрации дисперсной фазы в проточной части сепаратора.


10.
Теплообмен сферического элемента с водовоздушным потоком аэрозоля в цилиндрическом канале

А.Х. Абед1,2, С.Е. Щеклеин1, В.М. Пахалуев1
1Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
akraaam82@yahoo.com
2Технологический университет, Багдад, Ирак
Ключевые слова: водовоздушный капельный поток, плотность орошения, коэффициент теплоотдачи, режимные параметры, испарение капельной влаги, air-water droplet flow, water mist rate, heat-transfer coefficient, regime parameters, droplet moisture evaporation
Страницы: 109-119

Аннотация >>
Проведены экспериментальные исследования теплообмена одиночного шара в цилиндрическом канале с мелкодисперсным водовоздушным потоком (аэрозолью). В стационарных условиях нагрева получены значения коэффициентов теплоотдачи в зависимости от числа Рейнольдса и степени увлажнения потока. Предложена физическая модель теплообмена шаровой поверхности с водовоздушным потоком, позволяющая оценить процессы протекания отдельных стадий испарения капель в потоке вблизи нагретой поверхности и образования пленки воды на самой поверхности. Выполнена оценка относительной массы капельной влаги, оседающей на поверхности шара, в зависимости от плотности орошения и числа Рейнольдса потока. Получено критериальное уравнение, обобщающее экспериментальные данные в виде зависимости числа Нуссельта от режимных параметров Рейнольдса, Вебера и параметра фазового перехода воды в пар.


11.
Влияние протяжённости межфазной поверхности на интенсивность испарения горизонтального слоя жидкости под действием потока газа

Ю.В. Люлин1,2, О.А. Кабов2,3, Г.В. Кузнецов4, Д.В. Феоктистов4, К.О. Пономарев4
1Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия
Y.Lyulin@skoltech.ru
2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
3Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
4Томский политехнический университет, Томск, Россия
Ключевые слова: испарение, конвекция, термокапиллярная граница раздела, двухфазные течения, evaporation, convection, thermocapillary interface, two-phase flows
Страницы: 121-125

Аннотация >>
Экспериментально исследована динамика испарения с поверхности горизонтального слоя жидкости (этанола) ограниченного размера под действием потока газа (воздуха). Изучено влияние продольного размера межфазной поверхности (0,01-0,03 м) на удельную массовую скорость испарения. Установлено, что удельная массовая скорость испарения уменьшается с увеличением протяженности межфазной поверхности вследствие уменьшения градиента концентрации пара в пограничном слое.


12.
Численное моделирование роста парового пузырька в однородно перегретой жидкости (тепловая энергетическая схема)

С.П. Актершев, Н.Н. Мезенцева, И.В. Мезенцев
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
sergey-aktershev@mail.ru
Ключевые слова: растущий паровой пузырек, однородно перегретая жидкость, теоретическая модель, численное моделирование, growing vapor bubble, uniformly superheated liquid, theoretical model, numerical simulation
Страницы: 127-133

Аннотация >>
В рамках тепловой энергетической схемы численным методом моделируется рост парового пузырька в однородно перегретой жидкости. Результаты численных расчетов хорошо согласуются с решением [3] в широком диапазоне чисел Якоба. Показано, что учет проницаемости межфазной поверхности при высоких значениях числа Стефана дает хорошее совпадение с результатами численных расчетов.


13.
Влияние оптических свойств на радиационно-кондуктивный теплообмен в двухслойной полупрозрачной системе

А.М. Тимофеев
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Амосова, Якутск, Россия
am.timofeev@s-vfu.ru
Ключевые слова: радиационно-кондуктивный теплообмен, полупрозрачная среда, рассеяние, отражение, селективность, численное моделирование, снег, лед, radiation-conduction heat transfer, semitransparent medium, scattering, reflectance, selectivity, numerical simulation, ice and snow
Страницы: 135-142

Аннотация >>
Проведен численный анализ теплового состояния двухслойной полупрозрачной системы, моделирующей расположенный на непрозрачной полубесконечной подложке гипотетический снежный покров, слои которой имеют различные коэффициенты поглощения и рассеяния. Расчеты выполнены при значениях определяющих параметров задачи, характерных для зимнего времени. Показано, что в зависимости от оптической толщины слоев, преобладания в них поглощения или рассеяния падающего внешнего излучения более интенсивно могут прогреваться подповерхностные или более глубокие слои снежно-ледовой толщи. Для решения радиационной части задачи используется подход на основе модифицированного метода средних потоков, с помощью которого учитываются зависимость оптических свойств от длины волны падающего излучения, рассеяние, отражательная способность границ слоя.


14.
Температуропроводность сплава La98.8Fe1.2 в интервале температур 293-1623 K

И.В. Савченко, Д.А. Самошкин, С.В. Станкус
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
savchenko@itp.nsc.ru
Ключевые слова: теплопроводность, температуропроводность, лантан, конденсированное состояние, лазерно-импульсный метод, высокие температуры, фазовые переходы, thermal conductivity, thermal diffusivity, lanthanum, condensed state, laser flash method, high temperatures, phase transformations
Страницы: 143-148

Аннотация >>
Лазерно-импульсным методом измерена температуропроводность сплава La98.8 Fe1.2 в температурном интервале 293-1623 K твердого и жидкого состояний, включая области фазовых превращений. Погрешности измерений составили ± (3-6) %. Получены аппроксимирующие уравнения и таблицы справочных данных по теплопроводности и температуропроводности сплава La98.8 Fe1.2 для научного и практического использования. Проведено сопоставление результатов измерений с известными литературными данными по температуропроводности чистого лантана.


15.
Исследование воспламенения механоактивированного пылеугольного топлива в вертикальном трубчатом реакторе

Е.Б. Бутаков1, А.П. Бурдуков1, А.В. Кузнецов1, Г.В. Чернова1, В.А. Кузнецов1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
e_butakov@mail.ru
2Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Ключевые слова: уголь, механоактивация, реакционная способность, самовоспламенение, вертикальный трубчатый реактор, coal, mechanical activation, reactivity, self-ignition, vertical tubular reactor
Страницы: 149-157

Аннотация >>
В работе проводятся экспериментальные и численные исследования влияния механоактивационного измельчения углей на время их воспламенения в вертикальном трубчатом реакторе. Эксперименты показали, что уголь, измельченный мельницей-активатором (мельницей дезинтеграторного типа), воспламеняется быстрее благодаря эффекту механоактивации. По результатам численных расчетов процессов воспламенения и горения механоактивированного пылеугольного топлива видно, что использование нестационарных методов моделирования турбулентности и модели выхода летучих веществ с учетом структуры угольного вещества позволяют оценить вклад механоактивационного измельчения в интенсивность выхода летучих веществ.


16.
Эволюция закрученного течения в модели отсасывающей трубы гидротурбины при переходных режимах работы

С.И. Шторк1,2, Д.А. Суслов1,2, И.В. Литвинов1,2, Е.Ю. Гореликов1,2
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
shtork@itp.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: отсасывающая труба гидротурбины, прецессирующее вихревое ядро, переходной режим, лазерный доплеровский анемометр, акустические датчики, фазовое (условное) осреднение, draft tube, precessing vortex core, transient regime, laser-Doppler anemometer, acoustic sensors, phase (conditional) averaging
Страницы: 159-162

Аннотация >>
Работа посвящена экспериментальному исследованию переходных режимов течения, реализующихся в лабораторной модели отсасывающей трубы гидротурбины при изменении управляющих параметров установки. Рассматривается переход от режима частичной нагрузки, при котором происходит формирование прецессирующего вихревого ядра, к точке максимальной эффективности, когда это ядро отсутствует. Экспериментальная установка в целях точного задания скорости вращения рабочего колеса и расхода рабочей среды управлялась специальным программным обеспечением. Для обеспечения точного многократного воспроизведения заданного цикла перехода между двумя режимами управляющая программа была модернизирована. С использованием специально разработанной процедуры фазового осреднения сигнала лазерного доплеровского анемометра (ЛДА), записанного при многократном повторении переходных режимов, были получены профили скоростей для разных фаз изменения условий работы установки.


17.
Преимущественно однонаправленное вращение вязкой жидкости со свободной границей

В.Л. Сенницкий1,2
1Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
sennitskii@yandex.ru
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: вязкая жидкость, свободная граница, колебательные воздействия, отсутствие выделенного направления, свободные части системы, стационарное вращение, viscous liquid, free boundary, oscillatory influences, absence of predominant direction, free parts of system, steady rotation
Страницы: 163-166

Аннотация >>
Рассматривается задача о течении вязкой жидкости, граничащей с твердым телом и газом. Жидкость испытывает колебательные воздействия, не имеющие выделенного направления в пространстве. Обнаружен новый гидромеханический эффект, состоящий в том, что свободные части гидромеханической системы (жидкие слои) на фоне колебаний совершают однонаправленное, стационарное вращательное движение.