Главная – Журналы – Теплофизика и аэромеханика 2025 номер 6

Поиск по журналу

Теплофизика и аэромеханика

2025 год, номер 6

1. Отрывное течение и теплообмен за одиночным ребром в кольцевом зазоре между вращающимися цилиндрами Т.В. Богатко, В.В. Терехов, В.И. Терехов Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия bogatko1@mail.ru Ключевые слова: течение Тейлора - Куэтта, кольцевой зазор, вращающийся цилиндр, интенсификация теплообмена, отрывное течение, зона рециркуляции Страницы: 999-1005 Аннотация >> Представлены результаты численного исследования ламинарного течения жидкости и теплообмена в кольцевом зазоре между двумя цилиндрами при наличии ребра на одной из стенок. Изучен механизм интенсификации теплообмена между двумя цилиндрами, один из которых вращается. Интенсификация осуществлялась за счет установки одиночного ребра на внутреннем или внешнем цилиндре. Ребро было ориентировано по радиусу кольцевой системы и занимало по высоте половину зазора между цилиндрами. Постановка задачи двумерная. Число Рейнольдса изменялось в диапазоне от 100 до 1000. Рабочей средой служил воздух. Рассмотрены четыре варианта расположения ребра-интенсификатора. Отмечается кардинальное различие в структуре рециркуляционной области для разных вариантов расположения ребра. Максимальный теплообмен достигается на стенке стационарного цилиндра напротив места установки ребра на вращающемся цилиндре. Наблюдается его многократный рост по сравнению со случаем вращения гладких цилиндров. DOI: 10.63430/TIA202506001 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

2. Экспериментальное исследование диссипативных свойств колеблющихся пузырьков в воде Г.И. Павлов1, Ф.А. Зарипов1, П.В. Накоряков1, Н.Ю. Кожарин2 1КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, Казань, Россия pavlov16@mail.ru 2КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, negesti@mail.ru Ключевые слова: пузырьки газа, диссипативные свойства пузырьков, стоячие волны Страницы: 1007-1017 Аннотация >> В работе исследуется взаимодействие распространяющихся волн с содержащимися в жидкости пузырьками газа и поведение газовых пузырьков в смеси газа и жидкости. Представлено описание экспериментального стенда для изучения влияния распространяющейся волны на пузырьки газа, а также дано описание зафиксированных явлений. DOI: 10.63430/TIA202506002 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

3. Влияние продольных вихрей, генерируемых струйным вихрегенератором, на характерный масштаб турбулентного сдвигового слоя в области диффузорного отрыва В.В. Маркин1, П.А. Поливанов2,3 1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия polivanov@itam.nsc.ru 2нститут теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия markin@itam.nsc.ru 3Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия Ключевые слова: струйный вихрегенератор, активное управление, пограничный слой, сдвиговый слой, отрывное течение Страницы: 1019-1038 Аннотация >> Проведено экспериментальное исследование взаимодействия продольных вихрей с турбулентным пограничным слоем и слоем смешения, развивающимся в диффузорной зоне. Создание вихрей осуществлялось при помощи струйных вихрегенераторов, расположенных вблизи начала хвостовой части модели, формирующей диффузорный отрыв. Основные измерения выполнены методами термоанемометрии (HWA) и PIV. На основе экспериментальных данных получена информация о скорости потока в предотрывной и отрывной зонах и о величине динамического напора, рассчитаны величины масштаба турбулентных структур, а также проведена оценка влияния на эти характеристики продольных вихрей при различных режимах работы вихрегенераторов. Установлено, что воздействие продольных вихрей на течение приводит к уменьшению отрывной зоны и существенно влияет на характерный масштаб турбулентных структур. DOI: 10.63430/TIA202506003 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

4. Отрывное обтекание стреловидного крыла: роль фюзеляжа и элевонов А.М. Павленко, Н.С. Алпацкий, Б.Ю. Занин, Е.М. Дубовицкий Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия pavlenko@itam.nsc.ru Ключевые слова: локальный отрыв потока, глобальный отрыв, возвратное течение, пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, стреловидное крыло, элевоны, фюзеляж Страницы: 1039-1055 Аннотация >> В статье представлены результаты исследования влияния фюзеляжа и отклонения органов управления на различные виды отрыва, которые формируются при обтекании модели крыла со стреловидной передней кромкой при дозвуковой скорости потока в аэродинамической трубе. Представленная работа является продолжением экспериментального цикла по исследованию отрывных течений и возможностей управления обтеканием моделей крыльев летательных аппаратов при малых числах Рейнольдса. С помощью отработанных методик визуализации течения вблизи поверхности крыла и термоанемометрических измерений получены экспериментальные данные, которые в полном объеме дают представление о возникающих отрывных структурах на подветренной стороне модели крыла при различных углах атаки и отклонении органов управления. Изучен вопрос управления отрывным обтеканием. Показано, что глобальный срыв потока может быть устранен с помощью метода локального воздействия в особых точках. DOI: 10.63430/TIA202506004 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

5. Определение размеров капель при истечении газокапельного потока из микроканального соплового устройства Е.Я. Гатапова1,2,3, М.Н. Рябов2 1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия egatapova@physics.msu.ru 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия mihahmach@mail.ru 3Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия Ключевые слова: газокапельный поток, сопло, спрей, микроканальная мембрана, микрокапли, высокое разрешение, высокоскоростная визуализация Страницы: 1057-1063 Аннотация >> Для организации спрейного потока в стесненных условиях требуется создание специальных сопел, диспергирующих капли микронного и субмикронного размера у кромки сопла. В работе выполнена высокоскоростная визуализация газокапельного потока из специально изготовленного микроканального соплового устройства с разрешением 2.5 мкм/пиксель, что позволило определить размеры диспергируемых капель. Сопловое устройство представляло собой специально изготовленное устройство с микроканальной кремниевой мембраной толщиной 243 мкм и размером микроканалов 10´10 мкм2. Проведены измерения характерных размеров и определены скорости диспергируемых капель при малых расходах жидкости (0.05 - 2 мл/мин) и перепадах давления воздуха от 1 до 6 атм. При расходе жидкости HFE-7100 1 мл/мин и перепаде давления воздуха 1 атм средний размер капель составил примерно 40 мкм, а при расходе 2 мл/мин и перепаде давления 2 атм - 20 мкм. Обнаружено существенное увеличение скорости при повышении перепада давления. При минимальном расходе жидкости диспергировались капли очень малого размера, которые не детектировались при разрешении 2.5 мкм/пиксель, но общий поток в виде «тумана» отчетливо визуализировался. DOI: 10.63430/TIA202506005 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

6. Численное исследование развития возмущений и перехода к турбулентности в сверхзвуковой струе Д.В. Хотяновский, А.Н. Кудрявцев Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия khotyanovsky@itam.nsc.ru Ключевые слова: сверхзвуковые струи, численное моделирование, переход к турбулентности Страницы: 1065-1072 Аннотация >> На основе численного решения уравнений Навье - Стокса проведено исследование развития неустойчивых возмущений и перехода к турбулентности в расчетной сверхзвуковой струе, истекающей из сверхзвукового сопла круглого сечения. Моделирование выполнено в трехмерной постановке с разрешением вихревой структуры течения. Проведено сравнение результатов численных расчетов с имеющимися экспериментальными данными. DOI: 10.63430/TIA202506006 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

7. Исследование выравнивания температуры в вентилируемом помещении при подаче воздуха через осциллятор Т.С. Корскова, М.А. Засимова, В.В. Рис, Н.Г. Иванов Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия korskova.tatyana@yandex.ru Ключевые слова: вентилируемое помещение, струйный осциллятор, перемешивание воздуха, охлаждение помещения, URANS-моделирование Страницы: 1073-1081 Аннотация >> Проведено численное исследование нестационарных эффектов, развивающихся при подаче в вентилируемое помещение приточного воздуха через струйный осциллятор. Результаты параметрических двумерных URANS-расчетов в диапазоне чисел Рейнольдса (5.3 - 53)×103 показали, что при увеличении приточного расхода частота автоколебаний приточной струи линейно возрастает, значения числа Струхаля при этом изменяются слабо - от 3.3·10-3 до 5.4·10-3. Применение осциллятора существенно интенсифицирует перемешивание воздуха по сравнению с базовым вариантом со стационарной подачей воздуха через щелевое отверстие, что в процессе охлаждения позволяет быстро обеспечить в помещении практически однородное распределение температуры. DOI: 10.63430/TIA202506007 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

8. О роли механизма взаимодействия контролируемых возмущений в процессе излучения акустических возмущений сверхзвуковым пограничным слоем А.Д. Косинов, М.В. Питеримова Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия kosinov@itam.nsc.ru Ключевые слова: контролируемые возмущения, сверхзвуковой пограничный слой, излучение акустических волн, плоская пластина Страницы: 1083-1088 Аннотация >> Обсуждаются результаты термоанемометрических измерений периодических контролируемых возмущений массового расхода вне пограничного слоя на плоской пластине и приводятся оценки их волновых характеристик, отражающих акустические свойства сверхзвукового пограничного слоя. Впервые продемонстрирована возможность излучения субгармонических возмущений при числе Маха 2.5. DOI: 10.63430/TIA202506008 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

9. Моделирование плоского пламени метановоздушной смеси в продольном электрическом поле А.А. Пономарев, А.В. Черепанов, Р.И. Мулляджанов, В.М. Дулин Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия aap@itp.nsc.ru Ключевые слова: OpenFoam, плоское пламя, метановоздушная смесь, электрическое поле Страницы: 1089-1094 Аннотация >> Выполнено численное моделирование плоского пламени метановоздушной смеси в продольном электрическом поле при различных соотношениях коэффициента избытка топлива. Для проведения численных расчетов использовался разработанный в программе OpenFOAM вычислительный код на основе решателя reactingParcelFoam. Результаты показали, что предсказанная величина ионного тока коррелирует с экспериментальными данными. Наилучшее совпадение достигается в области бедных (φ ≤ 0.8) и богатых (φ ≥ 1.3) пламен. Наибольшее расхождение зафиксировано в режиме с коэффициентом избытка топлива φ = 0.9. Максимальное значение ионного тока достигается при φ = 1.1, что соответствует результатам эксперимента. Полученные данные демонстрируют адекватность предсказания разработанного кода величины тока в пламени. Данные расчета указывают на увеличение концентрации CH на 20.5 % и O на 2.0 % при воздействии электрического поля, взаимодействие этих компонентов является инициирующей реакций в образовании заряженных частиц в углеводородных пламенах. DOI: 10.63430/TIA202506009 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

10. Собственные стационарные возмущения в пограничном слое газа С.А. Гапонов Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия gaponov@itam.nsc.ru Ключевые слова: сверхзвуковой поток, пограничный слой, стационарное возмущение, амплитуда, фаза, продольные структуры Страницы: 1095-1105 Аннотация >> В работе исследуются стационарные возмущения уравнений устойчивости пограничного слоя при дозвуковом и сверхзвуковом обтекании пластины. В случае двумерных возмущений полученные результаты хорошо согласуются с известными литературными данными. Впервые исследованы трехмерные возмущения, напоминающие продольные структуры. Установлено, что амплитуда возмущений по пограничному слою продольной скорости и температуры имеет колоколообразную форму, положение максимумов которой в переменных Дородницына - Ховарта консервативно к изменению чисел Маха, Рейнольдса и волнового числа по боковой координате. При этом интенсивность затухания возмущений по продольной координате и сдвиг фазы возмущения по пограничному слою растут с увеличением указанных величин. Наибольшие изменения фазы наблюдаются у боковой скорости. DOI: 10.63430/TIA202506010 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

11. Учет сильного анизотропного рассеяния с помощью модифицированного метода средних потоков А.М. Тимофеев Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Амосова, Якутск, Россия am.timofeev@s-vfu.ru Ключевые слова: анизотропное рассеяние, приближение дельта-Эддингтона, индикатриса Хеньи-Гринштейна, транспортное приближение, радиационно-кондуктивный теплообмен, численное моделирование Страницы: 1107-1115 Аннотация >> На основе модифицированного метода средних потоков проведен численный анализ для сильно асимметричных индикатрис рассеяния. С этой целью для решения уравнения переноса излучения используется приближение дельта-Эддингтона. Для примера выполнены расчеты радиационно-кондуктивного теплообмена в плоском слое анизотропно рассеивающей среды для индикатрисы Хеньи-Гринштейна и транспортного приближения. DOI: 10.63430/TIA202506011 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

12. Влияние параметров смачиваемости пористой структуры нагревателя на теплообмен при кипении А.В. Федосеев, М.В. Сальников Институт теплофизики им. C.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия fedoseev@itp.nsc.ru Ключевые слова: кипение, пористые нагреватели, контактный угол смачивания, интенсификация теплообмена, метод решеточных уравнений Больцмана Страницы: 1117-1122 Аннотация >> С помощью гибридной численной модели, основанной на методе решеточных уравнений Больцмана и уравнении переноса тепла, исследовалось влияние параметров смачиваемости материала пористого нагревателя на теплообмен при кипении. В результате моделирования процесса кипения на пористом нагревателе с регулярной гексагональной структурой металлических теплопроводящих прямоугольных элементов при различных тепловых напорах получены кривые кипения и коэффициенты усиления/деградации теплообмена для лиофильного, лиофобного и нейтрального материалов нагревателя. Результаты показали, что при умеренно малых тепловых напорах коэффициент теплоотдачи на лиофобном нагревателе больше, чем для поверхности с нейтральной смачиваемостью, ввиду более ранней инициации паровой фазы, а в области больших тепловых напоров теплообмен на лиофильном нагревателе наибольший. Было также показано, что температура начала закипания минимальна для лиофобного и максимальна для лиофильного нагревателей, а кризис кипения не наступает на пористом нагревателе любой смачиваемости даже при максимальных рассматриваемых тепловых напорах. DOI: 10.63430/TIA202506012 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

13. Численное моделирование воспламенения водородовоздушной смеси в потоке В.Н. Зудов, О.А. Шмагунов Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия zudov@itam.nsc.ru Ключевые слова: численное моделирование, горение в до- и сверхзвуковых струях, оптический разряд, импульсно-периодическое инициирование воспламенения Страницы: 1123-1130 Аннотация >> Рассматривается задача о воспламенении и горении расширяющейся во времени области. Инициирование горения осуществлялось с помощью импульсно-периодического энергоисточника. Выявлено влияние частоты импульсов и скорости потока на воспламенение. Выполнено численное моделирование самовоспламенения ламинарной струи водорода, разбавленной азотом, в спутном нагретом потоке воздуха. Проведено исследование нестационарного реагирующего слоя смешения между двумя потоками (воздуха и топлива), имеющими различные скорости и температуры. DOI: 10.63430/TIA202506013 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

14. Феноменологический подход к нахождению критических индексов трехмерной перколяции в мультифрактальных средах Б.П. Колесников ФГБОУ ВО Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия gradient06@mail.ru Ключевые слова: неупорядоченные среды, перколяционный кластер, мультифракталы, критические индексы, скейлинг, теплоперенос, фазовый переход Страницы: 1131-1144 Аннотация >> Теория перколяции широко применяется для исследования теплопереноса и других кинетических процессов в системах с неупорядоченной структурой. В работе предложен феноменологический подход, объединяющий методы теории перколяции и мультифрактального анализа, для моделирования перколяционного кластера в трехмерной бесконечной среде с мультифрактальными свойствами. На основе разработанной модели получены однозначные численные значения топологических критических индексов и критического индекса проводимости, выявлены ранее неизвестные взаимосвязи между критическими индексами, определены пороговые условия, разделяющие качественно различные режимы поведения системы в масштабах корреляционной длины и установлена связь параметра порядка системы с золотым сечением, что указывает на универсальный характер выявленных зависимостей. DOI: 10.63430/TIA202506014 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

15. Влияние температуры рабочей жидкости на теплообмен при распылительном охлаждении А.Д. Назаров, Н.Б. Миськив Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия nazarov@itp.nsc.ru Ключевые слова: теплообмен, распылительное охлаждение, температура рабочей жидкости Страницы: 1145-1149 Аннотация >> Выполнены экспериментальные исследования влияния температуры рабочей жидкости (дистиллированной воды) распылительной системы на теплоотдачу без кипения вертикальной гладкой поверхности. В ходе экспериментов капельный поток формировался с использованием гидравлической форсунки, температура охладителя и удельный массовый поток воды изменялись в диапазонах 13 ÷ 70 °C и 3.4 ÷ 4.5 кг/(с·м2) соответственно. Теплонагруженная поверхность представляла собой фольгу из нержавеющей стали толщиной 20 мкм с квадратной рабочей поверхностью 0.07×0,07 м2. Нагрев осуществлялся с помощью источника постоянного тока. Тепловой поток поверхности не превышал 479.6 кВт/м2. Температура поверхности поддерживалась не выше 80 °C. Результаты исследования показали, что при однофазном режиме охлаждения и при увеличении температуры рабочей жидкости до 60 °C коэффициент теплоотдачи возрастает в соответствии с зависимостью, близкой к линейному закону. Дальнейшее увеличение температуры воды приводит к увеличению температуры теплонагруженной поверхности и, как следствие, снижению теплоотдачи. DOI: 10.63430/TIA202506015 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину

16. Релаксация турбулентной энергии при истечении газа в вакуум С.А. Новопашин1,2, В.В. Каляда1 1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия sergeynovopashin@gmail.com 2Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия Ключевые слова: течение Хагена - Пуазейля, диссипация турбулентной энергии, истечение газа в вакуум Страницы: 1151-1155 Аннотация >> В работе представлены результаты экспериментального исследования распределения температуры в струе при истечении азота из длинной трубы в вакуум при ламинарном и турбулентном режимах течения в трубе. Обнаружено превышение температуры вниз по потоку при турбулентном режиме истечения по сравнению с ламинарным. Сделан вывод о том, что подъем температуры связан с релаксацией турбулентной энергии. DOI: 10.63430/TIA202506016 Добавить в корзину Товар добавлен в корзину