Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2025 номер 5

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2025 год, номер 5

1. Типы и свойства локальных вторичных неустойчивостей пограничного слоя скользящего крыла В.И. Бородулин1,2, А.В. Иванов1,2, Ю.С. Качанов1,2, Д.А. Мищенко1,2 1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия bo@itam.nsc.ru 2Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия aniva101010@gmail.com Ключевые слова: пограничный слой скользящего крыла, переход при низкой степени турбулентности, стационарные вихри неустойчивости поперечного течения, локальные нестационарные вторичные неустойчивости Страницы: 805-832 Аннотация >> Проведено экспериментальное исследование первичной и вторичной нестационарных неустойчивостей пограничного слоя скользящего крыла в условиях доминирования первичной неустойчивости поперечного течения в присутствии локализованного трехмерного элемента шероховатости на обтекаемой поверхности. Измерения выполнялись с помощью термоанемометра в малотурбулентной аэродинамической трубе при малой дозвуковой скорости набегающего потока в условиях неконтролируемых («естественных») нестационарных возмущений. Обнаружено и подробно изучено четыре типа усиливаемых нестационарных возмущений пограничного слоя: низкочастотные, ассоциируемые с первичной неустойчивостью течения, среднечастотные (тип III вторичной неустойчивости) и высокочастотные (тип I и II вторичной неустойчивости). Подробно исследованы свойства этих возмущений и проведен анализ положения и формы областей их локализации в плоскости, нормальной стенке и потоку, относительно слоев сильного сдвига продольной компоненты средней скорости потока по размаху и по нормали к стенке. Показана сложная природа вторичных возмущений, которую трудно объяснить упрощенными представлениями о существовании z- и y- мод вторичной неустойчивости, рассмотренными в предыдущих исследованиях. DOI: 10.63430/TIA202505001 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

2. Стабилизация сверхзвукового пограничного слоя присадкой многоатомного колебательно возбуждаемого и диссоциирующего газа Ю.Н. Григорьев1,2, И.В. Ершов1,2 1Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, Россия grigor@ict.nsc.ru 2Новосибирский государственный аграрный университет, Новосибирск, Россия ivershov1969@gmail.com Ключевые слова: модель пограничного слоя, колебательное возбуждение, диссоциация, смесь, стабилизация Страницы: 833-848 Аннотация >> На основе системы уравнений газодинамики смеси молекулярных колебательно возбуждаемых химически реагирующих газов исследовано влияние присадки углекислого газа на устойчивость гиперзвукового пограничного слоя нейтрального азота на пластине. Расчеты выполнены для пяти вариантов состава смеси. Параметры стационарного течения рассчитывались на основе локально автомодельного приближения уравнений пограничного слоя. В рамках линейной теории устойчивости получены зависимости критических чисел Рейнольдса Reδc и чисел Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода RexT* от молярной концентрации присадки. В частности, для 50 % смеси относительное возрастание обоих критериев по отношению к соответствующим значениям для смеси совершенных газов составляет приблизительно 53 %. При этом вклад диссоциации CO2 в смещение зоны ламинарно-турбулентного перехода вдвое превышает вклад релаксации колебательных мод. Показано, что полученная зависимость RexT* от молярной концентрации присадки коррелирует с соответствующими экспериментальными результатами группы профессора Х. Хорнунга. DOI: 10.63430/TIA202505002 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

3. Дифракционные явления при падении пары слабых ударных волн на переднюю кромку модели плоской пластины при сверхзвуковых скоростях набегающего потока Л.В. Афанасьев, А.А. Яцких, А.Д. Косинов, Ю.Г. Ермолаев, Е.Д. Карлова Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия l.afanasev@itam.nsc.ru Ключевые слова: пограничный слой, корреляционные измерения, дифракция, N-волна Страницы: 849-858 Аннотация >> Представлены результаты термоанемометрических измерений набегающего потока и пограничного слоя плоской пластины с притупленной передней кромкой, при наличии источника возмущений в виде N-волны. На основе проведенных измерений получены оценки взаимных корреляционных характеристик. По распределению взаимных фаз сделаны выводы о наличии дифракционных явлений набегающих пульсаций. Показано, что в отличии от случая с острой передней кромкой, в случае притупленной передней кромки не удается достоверно определить наличие дифракционных явлений. DOI: 10.63430/TIA202505003 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

4. Перемешивание в плоских турбулентных следах в пассивно стратифицированной среде А.Г. Деменков1,2, Г.Г. Черных3 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия demenkov@itp.nsc.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Novosibirsk, Russia 3Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, Россия chernykh@ict.nsc.ru Ключевые слова: плоский турбулентный след в пассивно стратифицированной среде, полуэмпирические модели турбулентности, математическое моделирование Страницы: 861-871 Аннотация >> Для описания течения в дальнем плоском турбулентном следе за телом в пассивно стратифицированной жидкости привлекается математическая модель, включающая в себя алгебраические представления Роди рейнольдсовых напряжений и дифференциальные уравнения переноса дефекта продольной компоненты осредненной скорости, баланса энергии турбулентности и скорости ее диссипации, дефекта плотности, вертикальной компоненты вектора потока массы и дисперсии турбулентных флуктуаций плотности. Используется приближение дальнего следа. Обсуждается вопрос о локально-равновесном усечении двух последних уравнений. Сопоставляются законы автомодельного вырождения характеристик поля плотности в классическом турбулентном следе за буксируемым цилиндром и безымпульсном турбулентном следе. Дана основанная на численных экспериментах интерпретация появления значительных погрешностей при использовании локально-равновесного усечения уравнения переноса дисперсии флуктуаций плотности. DOI: 10.63430/TIA202505004 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

5. Структура и энергетические характеристики отрывного течения в канале с низкими поперечными выступами Н.С. Душин Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр РАН», Казань, Россия ndushin@bk.ru Ключевые слова: дискретная шероховатость, оптические измерения, визуализация, пульсации скорости, энергия, спектр, масштаб турбулентности, пространственно-временная структура Страницы: 873-888 Аннотация >> Выполнено экспериментальное исследование течения в дискретно-шероховатом канале. Рассмотрено влияние относительной высоты поперечных выступов (в диапазоне от 2 до 10 % высоты канала) на характеристики турбулентности и процесс формирования течения в пристеночной области канала. Акцент в работе сделан на малые высоты выступов. Установлено, что при высоте выступов менее 5,5 % происходит кардинальное изменение пульсационных и пространственных параметров течения, а также меняется структура течения в отрывной области и механизмы формирования вихрей. Поперечный размер вихрей за выступами высотой 2 % превышает высоту выступа в два раза. Характерный пик в спектрах, соответствующий частоте срыва вихрей при полном проявлении шероховатости, при уменьшении высоты выступов постепенно вырождается, и основную роль в формировании вихрей начинают играть вертикальные маховые движения границы отрывной области. DOI: 10.63430/TIA202505005 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

6. Исследование влияния геометрии двухкамерного электрода на газодинамику дугового канала плазмотрона И.Д. Гришко1,2, С.П. Ващенко1, Д.Ю. Батомункуев1, О.Б. Ковалев1 1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия grishko@itam.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия Ключевые слова: плазмотрон, вихревые потоки, турбулентность, двухкамерный электрод, CFD-моделирование Страницы: 889-907 Аннотация >> Методами численного моделирования в трехмерной постановке выполнены расчеты газодинамики внутреннего электрода плазмотрона двухкамерной схемы при его «холодной» продувке. Получены пространственные распределения скорости газового потока, кинетической энергии турбулентности и давления в полости двухкамерного электрода с двумя завихрителями, обеспечивающими тангенциальный подвод плазмообразующего воздуха. Изменения скорости газа в поперечных сечениях дуговой камеры согласуются с ранее опубликованными данными «холодной» дымовой продувки двухкамерного плазмотрона с цилиндрической формой электрода. Установлено, что цилиндроконическая форма внутреннего электрода может приводить к сокращению начального ламинарного участка столба электрической дуги за счет расширения турбулентного участка при фиксированной средней ее длине. В экспериментах на плазмотроне с межэлектродной вставкой показано, что цилиндроконическая форма электрода приводит к увеличению напряжения в плазмотроне на 30 - 35 % по сравнению с электродом цилиндрической формы, что качественно подтверждает полученные расчетные данные о повышении кинетической энергии турбулентности и расширении турбулентного участка столба электрической дуги в плазмотроне двухкамерной схемы. DOI: 10.63430/TIA202505006 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

7. Периодические закономерности излучательной способности металлов V периода: корреляция с поверхностным натяжением и теплоемкостью при плавлении Д.В. Косенков, В.В. Сагадеев ФГБОУ ВО «КНИТУ», Казань, Россия dmi-kosenkov@yandex.ru Ключевые слова: излучательная способность, плавление металлов, коэффициент поверхностного натяжения, удельная теплоемкость, теплофизические свойства, периодическая система, приближение Фута, фазовый переход металлических расплавов и повысить точность ее прогнозирования Страницы: 909-920 Аннотация >> В статье рассматривается взаимосвязь излучательной способности (ИС) металлов V периода Периодической системы при плавлении с теплофизическими свойствами: коэффициент поверхностного натяжения (γ) и удельная теплоемкость (Cp). На основе собственных и частично заимствованных экспериментальных данных, а также теоретических расчетов по приближению Фута, выявлены закономерности изменения ИС в зависимости от электронной структуры и межатомных взаимодействий. Показано, что корреляция между ИС, γ и Cp носит сложный характер и определяется как общими тенденциями (например, увеличением ИС с ростом γ), так и спецификой электронной конфигурации отдельных элементов. Результаты работы подчеркивают важность учета периодичности и электронной структуры для возможного прогнозирования теплофизических свойств металлов при фазовых переходах. DOI: 10.63430/TIA202505007 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

8. Разработка метода электроимпедансной диагностики для исследования гидродинамики полидисперсной пульпы И.К. Кабардин1,2, П.Д. Лобанов1,2, В.Г. Главный1, В.Г. Меледин1,2, Н.А. Прибатурин1, М.Р. Гордиенко1,2, А.Д. Ротарь1,2, К.С. Зубанов1,2, С.М. Волков1, В.В. Рахманов1, С.В. Какаулин1,2, И.А. Евдокименко1 1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия ivankabardin@gmail.com 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия lobanovpd@mail.ru Ключевые слова: полидисперсная пульпа, электрический импеданс, сетчатый датчик, матричная диагностика, шаровая засыпка Страницы: 921-926 Аннотация >> Экспериментальное исследование гидродинамики полидисперсной пульпы актуально для задач алюминиевого производства. Развит метод матричной электроимпедансной диагностики, основанный на синхронной регистрации пространственного распределения параметров комплексной проводимости и диэлектрической проницаемости среды в узлах проволочной сетки. Метод позволяет изучать трехмерные течения многофазной модели. Основой измерительного комплекса является матричный сетчатый электроимпедансный датчик, состоящий из координатно-связанных наборов проводников, пересечения которых в пространстве образуют измерительные узлы системы. Трассер представляет собой жидкость с комплексной электропроводностью, отличной от основного потока. В процессе измерений динамически регистрируются импедансы в каждом трехмерном пространственном узле сетки, определяя параметры течения многофазных потоков. В результате исследований экспериментально показана возможность измерений процессов распространения примеси при перемешивания в жидкости с расширенным до 90 дБ динамическим диапазоном DOI: 10.63430/TIA202505008 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

9. Управление теплообменом в отрывном течении за обратным уступом с помощью табов различной формы В.И. Терехов, А.Ю. Дьяченко, Я.И. Смульский Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия terekhov@itp.nsc.ru Ключевые слова: обратный уступ, табы, теплоотдача, турбулентность, вторичное течение Страницы: 927-936 Аннотация >> Представлены результаты экспериментального исследования влияния табов (зубцов) различной формы на интенсивность турбулентного теплообмена в отрывной зоне в ближнем следе за обратным уступом. В этой застойной области наблюдается сильное снижение теплоотдачи, что негативно сказывается на величине теплогидравлической эффективности. В экспериментах исследовались табы пяти форм: квадратные, треугольные, цилиндрические, полуцилиндрические и полуконусные. Табы устанавливались на кромке уступа непосредственно перед отрывом потока. Измерения проводились при числе Рейнольдса ReН = 4000 и варьировании шага между табами. Установлено, что квадратные табы с шагом 2.5 калибра (высоты уступа) наибольшим образом влияют на течение и теплоотдачу, но в то же время они вызывают наибольшее гидравлическое сопротивление, поэтому термогидравлическая эффективность у них наименьшая. Наилучшим образом себя показали полуконусные табы, установленные с шагом, равным пяти калибрам. DOI: 10.63430/TIA202505009 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

10. Диффузионное горение микроструи водорода, истекающей из обтекаемой потоком сферы В.В. Козлов1,2, Ю.А. Литвиненко1, А.М. Сорокин1 1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия kozlov@itam.nsc.ru 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия Ключевые слова: диффузионное горение, воздушный поток, тепловизор, аэродинамическая труба, круглая микроструя водорода, диффузионное горение, вектор ускорения земной гравитации, область «перетяжки» пламени, теневой метод исследования, теневые картины горения Страницы: 937-945 Аннотация >> Представлены экспериментальные результаты по диффузионному горению микроструи водорода, истекающей из сферы, обтекаемой потоком воздуха. Рассмотрены два предельных случая истечения горящей микроструи водорода: когда струя расположена в точке растекания потока на сфере и в противоположной точке, в корме сферы, где реализуются различные структуры отрывного течения. Исследованы три характерных режима скорости истечения микроструи водорода, позволяющие реализовать различные структуры горящей струи при нулевой скорости набегающего потока. Показано, как меняется топология и структура струи. Визуализация течения проведена с помощью тепловизора. Проведено сравнение с результатами, полученными с использованием теневого прибора. DOI: 10.63430/TIA202505010 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

11. Моделирование распространения капель жидкости в двухфазной пристенной струе, вдуваемой через кольцевую щель в нагретый спутный турбулентный воздушный поток М.А. Пахомов1, В.И. Терехов1, Д. Конг2 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия pma41976@yandex.ru 2Сианьский транспортный университет, Сиань, Китай kongdehai@nwpu.edu.cn Ключевые слова: численное моделирование, модель переноса рейнольдсовых напряжений, вдув, пристенная газокапельная струя, динамика и испарение капель Страницы: 947-955 Аннотация >> Выполнено численное моделирование динамики распространения дисперсной фазы при вдуве газокапельной пристенной струи в спутный турбулентный воздушный нагретый поток при вариации массовой концентрации капель во входном сечении и их начального диаметра. При решении используется система осесимметричных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса (RANS) с учетом двухфазности течения. Для описания аэродинамики и тепломассопереноса в газовой и дисперсной фазах в основном применяется эйлеров подход. Лагранжев и полный лагранжев подходы используются в работе для дополнительной верификации разработанной математической модели. Показано существенное влияние массовой концентрации жидкости на профили концентрации частиц по сечению канала. Выполнено сравнение полученных результатов расчетов с использованием эйлерова и лагранжева описаний. Показана применимость обоих подходов для описания динамики и теплообмена двухфазной пристенной струи (отличие между двумя подходами не превышает 15 %) DOI: 10.63430/TIA202505011 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

12. Сравнительный анализ структуры течения в осесимметричной вихревой камере с использованием URANS-подхода и прямого численного моделирования Н.П. Скибина, В.В. Терехов, В.И. Терехов Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия uss.skibina@gmail.com Ключевые слова: численное моделирование, закрученный поток, вихревая камера, уравнения Навье - Стокса Страницы: 957-972 Аннотация >> Представлено численное исследование течения в тангенциальной вихревой камере с использованием нестационарных полных и осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса. Рассмотрено пространственное течение вязкого несжимаемого газа (воздуха) при числе Рейнольдса Re = 3.4·104. Проведен анализ распределений осевой и окружной компонент скорости, а также их пульсаций. Установлено, что решение полных уравнений Навье - Стокса обеспечивает распределение параметров в закрученном потоке, близкое к результатам экспериментальных измерений, тогда как модели турбулентности на основе гипотезы Буссинеска не позволяют численно воспроизвести динамику ограниченного закрученного потока. DOI: 10.63430/TIA202505012 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

13. Особенности истечения бинарных струй разреженных газов в условиях конденсации А.Е. Зарвин1,2, А.С. Яскин1, В.В. Каляда1, К.А. Дубровин1,2 1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия zarvin@g.nsu.ru 2Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия akdubr@gmail.com Ключевые слова: динамика разреженных газов, сверхзвуковые струи, блочные струи, оптические методы диагностики, фотовизуализация, сканирование, кластерообразование Страницы: 973-978 Аннотация >> Наземное моделирование процессов вокруг космических аппаратов в открытом космосе является актуальной задачей для космической отрасли. Значительный интерес представляют исследовательские возможности небольших вакуумных газодинамических стендов, позволяющих при минимальных финансовых и материальных затратах детально анализировать процессы, моделирующие натурные режимы истечения. Улучшение откачной системы лабораторного вакуумного стенда ЛЭМПУС-2 Новосибирского государственного университета, усовершенствование средств диагностики разреженных газов позволило расширить диапазон моделирования сверхзвуковых струй, истекающих из сопловых блоков. В работе представлены результаты измерений, выполненных в бинарных блочных струях методами фотовизуализации и сканирования потоков аргона при варьировании отношения давлений торможения и окружающего пространства. Продемонстрировано существенное влияние процесса конденсации на газодинамику взаимодействующих струй. DOI: 10.63430/TIA202505013 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

14. Трехмерная структура течения в узком зазоре модели периферийной ячейки тепловыделяющей сборки: томографические измерения скорости с высоким временным разрешением М.В. Шестаков Институт теплофизики им. С.С. Кутателазде СО РАН, Новосибирск, Россия maximvsh@gmail.com Ключевые слова: эксперимент, каналы сложной формы, узкий зазор, метод TR-Tomo PIV Страницы: 979-983 Аннотация >> Трехмерная структура течения в узких зазорах между стержнями тепловыделяющих сборок (ТВС) оказывает определяющее влияние на коэффициенты тепломассопереноса, которые, в свою очередь, задают производительность ТВС. В работе впервые проведены измерения мгновенных трехмерных полей скорости в модели периферийной ячейки ТВС с помощью метода Tomographic PIV с высоким временным разрешением. Эксперименты выполнены при числе Рейнольдса Re = 2100. Проведенное с помощью метода TR-Tomo PIV исследование позволило охарактеризовать трехмерную структуру и динамику течения в узком зазоре периферийной ячейки ТВС. На основе полученных данных рассчитаны компоненты вектора завихренности в объеме потока. Показано, что ключевым механизмом, ответственным за генерацию экстремальных значений продольной завихренности, являются поперечные колебания потока. Данные колебания носят квазипериодический характер (Sh = 0.091) и чередуются с фазами стабилизации, для которых характерно прямоточное течение. DOI: 10.63430/TIA202505014 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

15. Экспериментальное исследование разлета крахмала при резком вакуумировании И.В. Ярыгин1, В.Н. Ярыгин1, В.Г. Приходько1, А.А. Политов2, С.А. Новопашин1 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия igor.yarygin@mail.ru 2Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия anpolitov@yahoo.com Ключевые слова: крахмал, взрывообразный разлет частиц, вакуумирование, реактивная сила, фазовый переход «жидкость - пар» Страницы: 985-991 Аннотация >> Экспериментально изучено новое обнаруженное явление - внезапный разлет зерен крахмала при резком понижении окружающего давления. Целью исследования является определение механизма этого явления. Указанный эффект наблюдался для различных типов крахмала: картофельного, кукурузного и рисового. Установлено, что влажность крахмалов - основной параметр, определяющий возникновение данного явления. Результаты экспериментов показали, что разлет зерен происходит за счет реактивной силы, возникающей при испарении и выбросе воды из крахмальных зерен. Причиной выброса является подъем давления паров воды внутри крахмальных зерен вследствие достижения фазового перехода воды при понижении внешнего давления. Полученные данные могут быть полезны для дальнейших исследований в области материаловедения и биотехнологий, а также для разработки новых методов исследования свойств крахмальных материалов. DOI: 10.63430/TIA202505015 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

16. Исследование аэродинамики потока методом ЛДА в рамках лабораторного моделирования ветроволнового взаимодействия И.К. Кабардин1,2, В.Г. Меледин1,2, С.В. Двойнишников1,2, М.Р. Гордиенко1,2, К.С. Зубанов1,2, А.Т. Янчат1,2, В.В. Рахманов1,2, С.В. Какаулин1,2, Д.В. Шуршин1,2, В.О. Зуев1,2, И.М. Краев3, Д.А. Сергеев1,3, Ю.И. Троицкая1,3 1Новосибирский государственный университет 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия ivankabardin@gmail.com 3Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН, Нижний Новгород, Россия yulia@ipfran.ru Ключевые слова: аэродинамика потока, многофазный барьер, лабораторное моделирование, ветроволновое взаимодействие, метод лазерной доплеровской анемометрии Страницы: 993-998 Аннотация >> Развитие оптико-электронных методов измерения через многофазный барьер при исследовании дисперсной составляющей в экспериментах по моделированию природных и технических гидродинамических систем является актуальной задачей. Сложности прямых измерений в условиях урагана приводят к необходимости лабораторных измерений. Детальные исследования образования брызг проведены в условиях лабораторных экспериментов на высокоскоростном ветроволновом канале (ВВК) Института прикладной физики РАН (ИПФ РАН). Для измерения кинематических характеристик потока аэрозоля использовался современный бесконтактный оптический метод диагностики двухфазных потоков - метод лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА). Проведены эксперименты по измерению аэродинамики капель аэрозоля на ВВК ИПФ РАН. Показано, что измерительная система позволяет измерять все три компоненты скорости аэродинамического потока при скорости ветра от 10 до 40 м/с через многофазный барьер в широком диапазоне условий. Проведены сравнения результатов измерений с показаниями трубки Пито, показано хорошее соответствие и воспроизводимость экспериментальных результатов. DOI: 10.63430/TIA202505016 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину