Для случая двух пространственных переменных построена конечно-разностная схема типа предиктор-корректор для решения нелинейно-дисперсионных уравнений волновой гидродинамики с повышенным порядком аппроксимации дисперсионного соотношения. Численный алгоритм основан на расщеплении исходной системы уравнений на гиперболическую систему и скалярное уравнение эллиптического типа. Рассмотрены два способа аппроксимации эллиптической части. Для каждого из разработанных вариантов разностной схемы выполнен диссипативный и дисперсионный анализ, получены условия устойчивости, проанализированы формулы для фазовой ошибки, а также изучено поведение коэффициента затухания гармоник. Проведен сравнительный анализ с целью выявления преимущества каждой из схем.
Проведено численное исследование вихревого течения двухкомпонентной жидкости в цилиндрической области. Использованная для численных расчетов модель основывается на методе решеточных уравнений Больцмана (LBM). Интеграл столкновения в данной модели определен приближением MRT. Взаимодействие компонент жидкостей описывается моделью диффузного интерфейса, где использовано приближение псевдопотенциалов. Основной недостаток подхода - дисбаланс дискретных сил межкомпонентного взаимодействия и, как следствие, возникновение псевдотоков в области перехода между двумя компонентами. В рамках проведенного численного исследования установлен качественный вид функции псевдопотенциала и величина коэффициента взаимодействия компонент жидкостей, для которых псевдотоки оказываются наименьшими, а диффузный переход - наиболее узким. Выполнено численное моделирование задачи вращения двух компонент в цилиндре и определены области параметров числа Рейнольдса и относительного удлинения цилиндра, при которых появляется рециркуляция на оси цилиндра. Показано, что результаты моделирования с хорошей точностью соответствуют экспериментальным данным.
Представлены результаты численных исследований характеристик турбулентного пограничного слоя при вдуве воздуха через гладкую плоскую перфорированную поверхность с одиночным отверстием, а также через аналогичную поверхность с группой расположенных на ней в шахматном порядке отверстий диаметром 0,18 мм (d/δ = 0,0072) в условиях обтекания низкоскоростным потоком газа. Число Рейнольдса Re**, вычисленное по толщине потери импульса δ** перед перфорированным участком, составляет 2600. Коэффициент вдува Cb менялся в диапазоне 0 - 0,0438. Выполнен анализ влияния некоторых геометрических параметров, в частности, межцентрового расстояния между отверстиями, на свойства поперечного сдвигового потока при вдуве, интенсивность которого сохранялась одинаковой как для одиночного отверстия, так и для группы отверстий. Показано, что во всех случаях наблюдается устойчивое снижение локального трения, величина которого меняется в зависимости от количества моделируемых отверстий и схемы их расположения на поверхности.
"И.А. Давлетшин1, Н.С. Душин1, О.А. Душина1, Н.И. Михеев1, Р.Р. Шакиров1, С.А. Исаев2"
"1Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ «Казанский научный центр РАН», Казань, Россия davlet60@mail.ru 2Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург, Россия isaev3612@yandex.ru"
Ключевые слова: лунки, интенсификация теплообмена, гидравлическое сопротивление
Страницы: 669-674
Выполнены экспериментальные исследования теплоотдачи и гидравлических потерь в канале, одна стенка которого представляла собой поверхность с траншейными лунками. Рабочая поверхность имела четыре ряда лунок, поочередно расположенных под углами 45° и - 45° к оси канала. На ламинарном режиме теплоотдача и потери давления оказались близкими к соответствующим параметрам гладкого канала. На турбулентном режиме получена 1,5-кратная интенсификация теплоотдачи по отношению к теплоотдаче в гладком канале. Получена зависимость прироста потерь давления от числа Рейнольдса, качественно согласующаяся с зависимостью для каналов с песочной шероховатостью.
Представлены результаты экспериментального исследования влияния продольных ребер на момент сопротивления вращению для течения Куэтта -Тейлора между двумя вращающимися цилиндрами. Тангенциальное число Рейнольдса в экспериментах изменялось как за счет вариации числа оборотов цилиндра, так и вязкости рабочей жидкости (водоглицериновый раствор). Экспериментами охвачены ламинарный, переходной и турбулентный режимы течения (Re = 200 - 1·105). Показано, что ребра оказывают интенсифицирующее воздействие на момент сопротивления и диссипацию механической энергии только в области малых чисел Рейнольдса (Re < 2000) при ламинарном режиме и наличии в зазоре вихрей Тейлора. Эффект интенсификации может достигать двух и более раз, и это обусловлено интенсивной турбулизацией течения продольными ребрами. В турбулентном режиме течения интенсификации тепловыделения не наблюдается, что подтверждается имеющимися в литературе данными.
Численно и экспериментально исследуется неизобарическая сверхзвуковая струя колебательно возбужденного углекислого газа, истекающая из конвергентных осесимметричных сопел в широком диапазоне их диаметра (от 0,03 мм до 114 мм). Численное моделирование осуществлялось в рамках двухтемпературного подхода с использованием релаксационного уравнения Ландау - Теллера для каждой колебательной моды молекул углекислого газа. Оно показало влияние колебательной неравновесности молекул на газодинамическую структуру струй в диапазоне температур 300 - 900 K, и это влияние подтвердилось экспериментально. Колебательное возбуждение молекул в эксперименте осуществлялось путем нагрева газа. Эффект колебательной неравновесности выражается в уменьшении амплитуд статического давления в ячейках волновой структуры, а также в уменьшении продольного размера и количества ячеек волновой структуры по сравнению с равновесным сверхзвуковым течением. Показано, что максимальный эффект неравновесности проявляется в струях, истекающих из сопла диаметром ≅ 3 мм.
"Н.И. Клочков1,2, И.Д. Зверков1,3, Д.А. Гаврилов4,5"
"1Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия nik.klochkov.nstu@mail.ru 2ООО «Аэрофлот Техникс», Москва, Россия 3Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия zverkov75@mail.ru 4Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия d.gavrilov@g.nsu.ru 5Высший колледж информатики НГУ, Новосибирск, Россия"
Ключевые слова: композитные сотовые конструкции, тепловой метод неразрушающего контроля, отслоение обшивки, оборудование неразрушающего контроля
Страницы: 701-711
В современном авиастроении композитным сотовым панелям (КСП) находят все большее применение. Номенклатура изделий, изготовленных из КСП, становится более широкой. Вследствие этого возрастает необходимость применения наиболее эффективных и экономичных методик неразрушающего контроля целостности КСП для обеспечения приемлемого уровня безопасности полетов. Одним из перспективных методов неразрушающего контроля является тепловой метод. В представленной работе рассмотрена и проанализирована возможность применения данного метода для выявления отслоения внешней обшивки от сотового заполнителя КСП. Для этого выполнено числовое моделирование и рассмотрен наглядный эксперимент с образцом КСП, применяемым в авиастроении. Получены положительные результаты, подтверждающие возможность обнаружения с помощью тепловизионного оборудования отслоения обшивки с учетом технических ограничений, выявленных при проведении экспериментов на физическом образце КСП.
Представлены результаты экспериментального исследования развития возмущений, генерируемых электрическим разрядом, в области взаимодействия пограничного слоя с падающей ударной волной при числе Маха М = 1,43. Эксперименты проведены в сверхзвуковой аэродинамической трубе при единичном числе Рейнольдса Re1 = 11×106 1/м. Измерения скорости течения выполнены с использованием метода PIV и термоанемометрии. Для возбуждения искусственных возмущений применялся импульсно-периодический электрический разряд, расположенный на поверхности модели выше по потоку от области взаимодействия. Время горения разряда составляло менее 100 нс, что позволяло вводить в пограничный слой возмущения широкого спектра. При помощи фазово-синхронизированных измерений с осреднением реализаций по ансамблю получены пространственные и временные характеристики распространения введенных возмущений в зоне взаимодействия. Было показано, что основной рост вводимых возмущений происходит в сдвиговом слое за областью взаимодействия ударной волны с пограничным слоем, где течение становится турбулентным.
В работе проводится расчетное исследование влияния солнечного и теплового излучений на формирование ветрового и температурного режимов в городской среде на примере района г. Красноярска зимой. Для расчетов использовалась разработанная микромасштабная математическая модель городской атмосферы. Результаты расчетов показали, что наличие излучения в дневное время приводит к росту температуры и средней скорости, а также к формированию нестационарного ветрового режима в городской среде.
На основе разработанной полуаналитической модели исследованы нелинейные волны в прямолинейном ривулете, стекающем по вертикальной пластине. Численным методом получены характеристики нелинейных квазидвумерных стационарно-бегущих волн. При малых значениях волнового числа найдено другое волновое семейство (семейство двугорбых волн), которое ответвляется от первого семейства посредством удвоения пространственного периода. Показано, что в некотором узком диапазоне частоты возбуждения стационарно-бегущие волны не существуют, а реализуется пульсирующий волновой режим.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
