Проведено расчетно-теоретическое исследование, направленное на выявление условий, при которых специально формируемая система косых скачков уплотнения может обеспечить целенаправленное управление параметрами конденсированной фазы в сверхзвуковом потоке. Проанализированы особенности течения в двух вариантах тракта, отличающихся контурами сопла и ускорительного насадка. Полученные результаты подтвердили возможность целенаправленного воздействия на структуру возникающей в тракте системы скачков уплотнения путем изменения контура тракта, что приводит к изменению траекторий движения конденсированных частиц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Полежаев Ю.В., Михатулин Д.С. Теплообмен в гетерогенных потоках // Машиностроение: Энциклопедия в 40 т. Т. 1−2. Теоретическая механика, термодинамика, теплообмен. Разд. 5. - М.: Машиностроение, 1999. - С. 383- 433.
2. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами. - М.: Мир, 1975. - 380 с.
3. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами / Под ред. Л.Е. Стернина. - М.: Машиностроение, 1980. - 172 с.
4. Яненко Н.Н., Солоухин Р.И., Папырин А.Н., Фомин В.М. Сверхзвуковые двухфазные течения в условиях скоростной неравновесности частиц. - Новосибирск: Наука, 1980. - 159 с.
5. Стернин Л.Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах. - М.: Машиностроение, 1974. - 212 с.
6. Сизов А.М. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах. - М.: Металлургия, 1987. - 255 с.
7. Hoffman K., Chiang S. Computational Fluid Dynamics. - 2000. - Vol. 1. - 486 р., Vol. 2. - 469 p., Vol. 3. - 175 p.
8. Мартинузи Р., Поллард А. Исследование применимости различных моделей турбулентности для расчета турбулентных течений в трубах // Аэрокосмическая техника. - 1989. - № 9. - С. 43- 53.
Предложена новая методика измерения вязкоупругих свойств материалов, основанная на точном решении задачи о вынужденных колебаниях плоского образца, нагруженного инертной массой. Описана установка, реализующая этот метод. Измерения модуля упругости и коэффициента потерь проводятся в диапазоне частот от 100 Гц до 10 кГц при относительной деформации образца меньше одного процента.
В работе рассмотрено течение слоя вязкой жидкости в открытом наклонном канале при турбулентном режиме течения. Для описания турбулентной вязкости использована модель Ван-Дриста. Численно исследован спектр собственных значений задачи о линейной устойчивости плоскопараллельного течения. Найдены параметры волн максимального роста, исследовано влияние поверхностного натяжения, проведено сравнение теоретических расчетов с экспериментами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеенко С.В., Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. Волнообразование при течении пленки жидкости на вертикальной стенке // ПМТФ. - 1979. - № 6. - С. 77- 87.
2. Капица П.Л. Волновое течение тонких слоев вязкой жидкости // ЖЭТФ. - 1948. - Т. 18, вып. 1. - С. 3- 28.
3. Binnie A.M. Instability in slightly inclined water channel. // J. Fluid Mech. - 1959. - Vol. 5. - P. 561- 570.
4. Chu K.J., Dukler A.E. Studies of the substrate and its wave structure.// AIChE J. - 1974. - Vol. 20, No. 4. - P. 695- 706.
5. Brock R.R. Development of roll waves in open channels // Report NKNR16. - 1967. - 226 р.
6. Dressler P.S. Mathematical solution of the problem of roll-waves in inclined open channels // Pure Appl. Math. - 1949. - No. 2. - P. 149- 194.
7. Демехин Е.А., Калайдин Е.Н., Шапарь Е.М. К теории катящихся волн в наклонных руслах // ДАН. - 2005. - T. 401, № 4. - С. 220- 223.
8. Демехин Е.А., Калайдин Е.Н., Шапарь Е.М. Каллиадасис С. Определение критических параметров устойчивости плоскопараллельного течения тонкой пленки жидкости // Теплофизика и аэромехамика. - 2005. - Т. 12, № 2. - С. 249- 257.
9. Chang H.-C. and Demekhin E.A. Complex wave dynamics on thin films. - Elsevier, 2002. - 402 p.
10. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - М.: Наука,1974. - 712 с.
11. Van Driest E.R. On turbulent flow near a wall // JAS. - 1956. - Vol. 23, No. 2. - P.
12. Orzsag S.A. Accurate solution of the Orr-Sommerfeld stability equation // J. Fluid Mech. - 1971. - Vol. 50, No. 4. - P. 689- 704.
В тонких пленках жидкости, стекающей по наклонной поверхности, случайно (или неслучайно) появившиеся малые сухие пятна в зависимости от размеров пятна и параметров пленки жидкости в одних случаях закрываются и исчезают, в других - разрастаются в крупномасштабные сухие пятна. На основе учета силы тяжести, инерционных сил пленки и поверхностного натяжения, действующих на элементы валика, окружающего сухое пятно, сформулирован критерий, позволяющий ответить на вопрос: закроется данное сухое пятно или нет. Критерий содержит в качестве определяющих параметров числа Бонда и Рейнольдса и краевой угол смачивания. Он является обобщением известного критерия Хартли- Мургатройда, который позволяет определить зону метастабильности стекающей пленки, т. е. найти критическую толщину пленки, при значениях ниже которой в пленке возможны устойчивые сухие пятна. Показано, что критические значения параметров начального сухого пятна зависят также от формы и размеров валика, окружающего пятно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеенко С.В., Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. Волновое течение пленок жидкости. - Новосибирск: Наука, 1992. - 256 с.
2. Batchelor G.K., Moffatt H.K., Worster M.G. (eds.) Perspectives in fluid dinamics // Cambridge University Press. - 2000. - P. 1- 52.
3. Kistler S.F., Schweizer P.M., (eds.) Liquid Film Coating // Chapman & Hall. - 1997. - 351p.
4. Oron A., Davis S.H., Bankoff S.G. Long-scale evolution of thin liquid films // Rev. Mod. Phys. - 1997. - No. 69. - P. 931- 980.
5. Hartley D.E., Murgatroyd W. Criteria for the break-up of thin liquid layers flowing isothermally over solid surfaces // Int. J. Heat Mass Transf. 7. - 1964. - P. 1003- 1015.
6. Ponter A.B., Davies G.A., Ross T.K., Thornley P.G. The Influence of Mass Transfer on Liquid Film // Breakdown. Int. J. Heat & Mass Transfer. - 1967. - No. 10. - P. 349- 359.
7. Murgatroyd W. The Role of Shear and Form Forces in the Stability of s Dry Patch in Two-phase Film // Int. J. Heat & Mass Transfer. - 1965. - No. 8. - P. 297- 301.
8. Zuber N., Staub F.W. Stability of Dry Patches Forming in Liquid Films Flowing over Heated Surfaces // Int. J. Heat & Mass Transfer. - 1966. - No. 9. - P. 897- 905.
9. McPherson G.D. Axial Stability of the Dry Patch Formed in Dryout of Two-phase Annular Flow // Int. J. Heat & Mass Transfer. - 1970. - No. 13. - P. 1133- 1152.
Для измерения мгновенного поля толщин стекающей неизотермической пленки воды использован флуоресцентный метод. Зарегистрирован процесс формирования струй в нагреваемой пленке. Осреднение измерений позволило определить степень поперечной деформации пленки. В нижней половине нагревателя в межструйной области неизотермической пленки амплитуда волн убывает с ростом плотности теплового потока и уменьшением средней толщины. Выделены две области влияния плотности теплового потока на деформацию пленки жидкости. При малых тепловых потоках течение пленки практически не деформировано. При высоких тепловых потоках термокапиллярные силы приводят к формированию струй и тонкой пленки между ними.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Joo S. W., Davis S.H. Instabilities of three-dimensional viscous falling films // J. Fluid Mech. - 1992. - Vol. 242. - P. 529- 547.
2. Liu J., Schneider J. B., Golub J.P. Three-dimensional Instabilities of Film Flows // Phys. Fluids. - 1995. - Vol. 7, No. 1. - P. 55- 67.
3. Drosos E.I.P., Paras S.V., Karabelas A.J. Characteristics of developing free falling films at intermediate Reynolds and high Kapitza numbers // Inter. J. Multiphase. - 2004. - No. 30. - P. 853- 876.
4. Norman W.S., Mcintyre V. Heat transfer to liquid film on a vertical surface // Trans. Instn. Chem. Engin. - 1960. - Vol.38, No. 6. - P. 301- 307.
5. Кабов О.А. Теплоотдача от нагревателя с малым линейным размером к свободно стекающей пленке жидкости // Тр. Первой Росс. нац. конф. по теплообмену. - М.: Изд-во МЭИ. - 1994, Т. 6. - С. 90- 95.
6. Kabov O.A., Diatlov A.V., Marchuk I.V. Heat transfer from a vertical heat source to falling liquid film // Proc. of the First Int. Symp. on Two-Phase Flow Modeling and Experimentation / Eds. G.P. Celata and R.K. Shah, 9-11 October, 1995. - Rome, Italy. - Vol. 1. - P. 203- 210.
7. Joo S. W., Davis S.H., Bankoff S.G. A mechanism for rivulet formation in heated falling films // J. Fluid Mech. - 1996. - Vol. 321. - P. 279- 298.
8. Чиннов Е.А., Кабов О.А. Формирование струйных течений при гравитационном стекании волновой нагреваемой пленки жидкости // ПМТФ. - 2003. - Т. 44, № 5. - С. 128- 137.
9. Чиннов Е.А. Гидродинамика и теплообмен в капиллярных течениях с естественной циркуляцией. Дис. докт. физ.-мат. наук. - Новосибирск, 2004. - 347 с.
10. Зайцев Д.В., Чиннов Е. А., Кабов О.А., Марчук И.В. Экспериментальное исследование волнового течения пленки жидкости по нагреваемой поверхности // Письма в ЖТФ. - 2004. - Т. 30, Вып. 6. - С. 31- 37.
12. Chinnov E.A., Kabov O.A., Marchuk I.V., Zaitsev D.V. Heat transfer and breakdown of subcooled falling liquid film on a vertical middle size heater // Inter. J. Heat Technol. - 2002. - Vol. 20, No. 1. - P. 69- 78.
13. Johnson M.F. G., Schluter R.A., Bankoff S.G. Fluorescent imaging system for global measurement of liquid film thickness and dynamic contact angle in free surface flows // Rev. Sci. Instrum. - 1997. - Vol. 68, No. 11. - P. 4097- 4102.
14. Алексеенко С.В., Антипин В.А., Гузанов В.В., Маркович Д.М., Харламов С.М. Стационарные уединенные трехмерные волны на вертикально стекающей пленке жидкости // Докл. Акад. наук. - 2005. - Т. 405, № 2. - С. 193- 195.
В.И. Наливайко1, П.А.Чубаков1, А.Н. Покровский1, А.А. Михальченко2, В.И. Кузьмин2, Е.В. Картаев2 1Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск 2Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
Страницы: 257-267
Приведены результаты расчетов параметров вогнутых голографических решеток, позволяющие создавать малогабаритные спектрометры среднего и высокого спектрального разрешения. Голографические решетки изготовлены на новых субнаноструктурированных пленках халькогенидных полупроводников. Один из вариантов малогабаритного спектрометра среднего разрешения применен для измерения распределения температуры газового потока, истекающего из плазмотрона постоянного тока с секционированной межэлектродной вставкой методом относительной интенсивности. Применены существующие методы измерения температуры неоднородной оптически тонкой плазмы. Проведено сравнение спектрального и теплофизического методов измерения температуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Черемисин А.А., Наливайко В.И., Границкий Л.В., Заграбчук С.Ф., и др. Широкодиапазонный космический спектрограф для мониторинга атмосферы земли // Оптика атмосферы и океана. - 1998. - Т. 11, № 9. - С. 978- 983.
3. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. - М.: Наука, 1979. - 480 с.
4. Методы исследования плазмы. Под ред. В.Лохте- Хольтгревена. - М., 1971. - С. 108- 146.
5. Грим Г. Спектроскопия плазмы. - М.: Атомиздат, 1969. - С. 146- 162.
6. Alvarez R., Rodero A., Quintero M.C. An Abel inversion method for radially resolved measurements in the axial injection torch // Spectrochimica Acta, Part B. - 2002. - Vol. 57. - P. 1665- 1680.
7. Nestor O.H., Olsen H.N. Numerical methods for reducing line and surface probe data // SIAM. - 1960. - Vol. 2, No. 3. - P. 200- 207.
8. Курсков А.А., Ершов-Павлов Е.А., Чвялева Л.В. Измерение локальной температуры в плазме без использования инверсии Абеля // Журн. прикл. спектроскопии. - 1986. - T. 4, № 5. - С. 753- 757.
9. Касабов Г.А., Елисеев В.В. Спектроскопические таблицы для низкотемпературной плазмы. - М.: Атомиздат, 1973. - 160 с.
10. NIST Atomic Spectra Database Data (http://physics.nist.gov).
11. Кузьмин В.И. Плазмоструйная термообработка газотермических покрытий. Дисс. … к.т.н. Институт теплофизики СО РАН. - Новосибирск. - 1993. - 196 с.
12. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М.: Физматгиз, 1963. - С. 588- 593.
Получены критерии оценки вклада основных источников и стоков энергии в сложном теплообмене стержневых термокатодов при квазиодномерной постановке тепловой задачи. Критериальные соотношения позволяют определить температурные режимы работы сильноточных длинных катодов. Развит метод оптимизации теплового состояния электродов. Расчеты по критериальному методу согласуются с экспериментальными результатами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жуков М.Ф., Аньшаков А.С., Дандарон Г.-Н.Б. Тепловой режим работы термокатода // Прикатодные процессы и эрозия электродов плазмотронов. - Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1977. - С. 61- 84.
2. Гордеев В.Ф., Пустогаров А.В. Термоэмиссионные дуговые катоды. - М.: Энергоиздат, 1988. - 192 с.
3. Дюжев Г.А., Зимин А.М., Хвесюк В.И. Термоэмиссионные катоды // Плазменные ускорители и ионные инжекторы. - М.: Наука, 1984. - С. 200- 217.
4. Паневин И.Г., Хвесюк В.И., Назаренко И.П. и др. Теория и расчет приэлектродных процессов. - Новосибирск: Наука, 1992. - 197 с.
5. Жуков М.Ф., Козлов Н.П., Пустогаров А.В. и др. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. - Новосибирск: Наука, 1982. - 157 с.
6. Дресвин С.В. Генераторы низкотемпературной плазмы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том II / Под ред. В.Е. Фортова. - М.: Наука, 2000. - С. 280- 328.
7. Зимин А.М., Козлов Н.П., Хвесюк В.И., Цыдыпов Б.Д. Расчет теплового состояния катодного узла // Источники и ускорители плазмы. - 1983. - № 7. - С. 73- 85.
8. Цыдыпов Б.Д. Динамика нестационарных процессов в сильноточных плазменных системах. - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2002. - 268 с.
9. Аньшаков А.С., Урбах Э.К., Цыдыпов Б.Д. Оптимизация теплового состояния и ресурса стержневого термокатода // Теплофизика и аэромеханика. - 1995. - Т. 2, № 2. - С. 167- 171.
10. Hugel H., Krulle G. Phanomenologie and energiebilanz von lichtbogenkatoden bei niedrigen drucken und hohen stromstarken // Beitr. Plasmaphys. - 1969. - Bd. 9, Nо. 2. - Р. 87- 116.
11. Пустогаров А.В., Колесниченко А.Н., Гаврюшенко Б.С. и др. Измерение температуры поверхности вольфрамового катода плазмотрона // Теплофизика высоких температур. - 1973. - Т. 11, № 11. - С. 174- 179.
12. Зимин А.М., Козлов Н.П., Хвесюк В.И. О критерии подобия температурных полей катодов // Известия СО АН СССР. Сер. техн. наук. - 1979. - Вып.1, № 3. - С. 9- 11.
13. Цыдыпов Б.Д. О критериях теплового состояния термокатода // Письма в ЖТФ. - 2005. - Т. 31, Вып. 18. - С. 87- 94.
14. Дороднов А.М., Козлов Н.П., Помелов Я.А. Об эффекте «электронного» охлаждения на термоэмиссионном дуговом катоде // Теплофизика высоких температур. - 1973. - Т. 11, № 4. - С. 724- 728.
15. Телегин А.С., Швыдкий В.С, Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. - 455 с.
16. Жуков М.Ф., Никифоровский В.С. Особенности теплового и механического состояния составных катодов // Экспериментальные исследования плазмотронов. - Новосибирск: Наука, 1977. - С. 292- 314.
Рассматриваются особенности формирования гидродинамики расплава в сварочной ванне электрической дуги в результате вязкого взаимодействия с потоком дуговой плазмы и воздействия электромагнитных сил. Показано, что в относительно мелкой ванне роль вязкого взаимодействия с потоком плазмы преобладает над электромагнитными силами. В более глубокой ванне в периферийной верхней области течение по-прежнему формируется вязким взаимодействием плазма- расплав, а в глубинных областях доминируют электромагнитные силы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фарнасов Г.А., Фридман А.Г., Каринский В.Н. Плазменная плавка. - М.: Металлургия, 1968. - 180 с.
3. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1973. - 448 с.
4. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 146 с.
5. Урусов Р.М., Урусова Т.Э. Расчет электрической дуги с кольцевой привязкой на внешней боковой поверхности катода // Теплофизика и аэромеханика. - 2005. - Т. 12, № 3. - С. 501- 510.
6. Шпильрайн Э.Э., Фомин В.А., Сковородько С.Н., Сокол Г.Ф. Исследование вязкости жидких металлов. - М.: Наука, 1983. - 243 с.
7. Зиновьев В.Е. Кинетические свойства металлов при высоких температурах. - М.: Металлургия, 1984. - 200 с.
8. Анисимов Н.Р. Оптимизация проплавления отверстия в металлической пластине потоком энергии // Физика и химия обработки материалов. - 1989. - № 5.- С. 16- 21.
9. Рыкалин Н.Н, Кубланов В.Я., Жеребович А.С. и др. Исследование гидродинамических потоков в модели ванны применительно к плазменно-дуговому переплаву // Физика и химия обработки материалов. - 1974. - № 6. - С. 33- 37.
10. Tanaka M., Terasaki H., Ushio M., Lowke J.J. Numerical Study of Free-burning Argon arc with anode Melting // Plasma Chemistry and Plasma Processing. - 2003. - Vol. 23, No. 3. - P. 585- 606.
Сформулирована экстремальная задача расчета распределения давлений, расходов и температур в установившемся режиме работы тепловой сети произвольной конфигурации по данным измерений этих параметров в отдельных точках сети. Для ее решения предложено использовать нетрадиционную математическую модель неизотермического потокораспределения, особенностью которой является инвариантность к заранее неизвестным направлениям потоков. Предложены и апробированы на численном примере подход и вычислительная схема оценивания параметров теплогидравлического режима.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. - М.: Наука, 1985. - 294 с.
2. Новицкий Н.Н., Токарев В.В. Учет неоднозначности направлений потоков при моделировании установившегося неизотермического потокораспределения в гидравлических цепях // Современные методы оптимизации и их приложения к моделям энергетики. - Новосибирск: Наука, 2003. - С. 178- 188.
4. Токарев В.В. Задачи и методы контроля и имитации режимов работы теплоснабжающих систем при оперативном диспетчерском управлении // Н.Н. Новицкий, Е.В. Сеннова, М.Г. Сухарев и др. Гидравлические цепи. Развитие теории и приложения. - Новосибирск.: Наука. Сиб. изд. фирма РАН, 2000. - С. 226- 232.
5. Новицкий Н.Н. Задачи и алгоритмы анализа наблюдаемости и идентифицируемости гидравлических цепей // Методы анализа и оптимального синтеза трубопроводных систем. - Иркутск: Сиб. энергетический ин-т СО АН СССР, 1991. - С. 142- 150.
С целью разработки и внедрения мероприятий, направленных на повышение бесшлаковочной мощности, экономичности и надежности котла П-67 блока 800 МВт Березовской ГРЭС-1, изучалось изменение теплотехнических характеристик угля разреза “Березовский-1” и его шлакующих свойств, математически моделировались аэродинамика, теплообмен, образование оксидов азота и интенсивность локального шлакования для различных режимов эксплуатации и вариантов реконструкции топочно-горелочного устройства, экспериментально исследовалась тепловая эффективность топочных экранов котла в длительной эксплуатации, в том числе после механической очистки, модернизации системы водяной обдувки, при сниженных избытках воздуха, угрублении угольной пыли, загрузке нижних ярусов горелок и нижнем дутье.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комаров Н.Ф., Мосеев Г.И., Петросян Р.А и др. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. Создание и освоение / Под общ. ред. Дорощука В.Е. и Рубина В.Б. - М.: Энергия, 1979. - 680 с.
2. Ковалевич И.А., Васильев В.В., Майданик М.Н. Эффективность очистки топочных экранов котла П-67 при сжигании березовского угля // Теплоэнергетика. - 1992, № 4. - С. 58- 62.
3. Васильев В.В., Белов С.Ю., Майданик М.Н. Тепловая эффективность поверхностей нагрева котла П-67 блока 800 МВт Березовской ГРЭС-1 в условиях комплексной очистки // Электрические станции. - 1993, № 10. - С. 5- 10.
4. Vasiliev V., Belov S., Maidanik М. Slagging, fouling, and cleaning of a boiler burning kansko-achinsky brown coal // The Impact of Ash Deposition on Coal Fired Plants: Proc. of the Engin. Foundation Conf., Solihull, England, 1993. - Taylor and Francis, 1994. - Р. 63- 73.
5. Дектерев А.А., Гаврилов А.А., Харламов Е.Б., Литвинцев К.Ю. Использование программы s Flow для численного исследования технологических объектов // Вычислительные технологии. Ч. 1. - 2003. - Т. 8. - С. 250- 255.
6. Белый В.В., Васильев В.В., Гаврилов А.А., Дектерев А.А.,Тэпфер Е.С., Харламов Е.Б. Исследование теплообмена в топке котла П-67 // Minsk International Heart & Mass Transfer Forum, секция № 8 “Тепломассобмен в энергетических устройствах”. - Минск, 2004. - 8 с.
7. Бабий В.И., Куваев Ю.Ф. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 208 с.
