Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены результаты экспериментального исследования различных методов регулирования гиперзвуковых воздухозаборников с целью обеспечения запуска и улучшения их характеристик в диапазоне чисел Маха от 2 до 8. Исследованы условия отрыва пограничного слоя и возможности предотвращения отрыва путем изменения конфигурации диффузора и применения перфорационного слива. Испытания модели воздухозаборника проведены в аэродинамической трубе периодического действия и аэродинамической импульсной трубе в диапазоне чисел Маха от 2 до 6 и от 5 до 8 соответственно. Проведены измерения распределения статического и полного давлений на стенках модели и в контрольных сечениях, коэффициентов расхода воздуха и восстановления полного давления. Установлено, что перфорационный слив является эффективным средством запуска воздухозаборника. Перфорационный слив позволил увеличить коэффициент расхода воздуха более чем в 2 раза на модели с боковыми стенками. Также установлено, что панель перфорационного слива, расположенная ближе к горлу воздухозаборника, более эффективна. Возможность внезапного запуска проверена в аэродинамической трубе периодического действия и показано, что внезапный запуск возможно реализовать в трубах такого типа. Данные, полученные в аэродинамической трубе периодического действия, согласуются с данными, полученными в импульсной аэродинамической трубе с длительностью режима до 150 мс.

Экспериментально исследовано влияние локального периодического воздействия в виде вдува/отсоса через последовательно расположенные кольцевые щели на свойства турбулентного пограничного слоя, формирующегося на осесимметричном теле вращения при его обтекании несжимаемым потоком. Число Рейнольдса, вычисленное по толщине потери импульса пограничного слоя впереди кольцевой щели, составляло 1362. Безразмерная амплитуда вынужденного сигнала A₀ устанавливалась равной 0,4. Частота вынужденного сигнала в единицах закона стенки составляла f⁺ = 0,0048. Показано, что начиная с расстояния вверх от щели, составляющего около полутолщины вытеснения пограничного слоя δ ^*, и далее вниз по течению вплоть до 18δ^*, наблюдается устойчивое снижение локального трения, максимальная величина которого достигает 50 %. Каждая последующая щель способствует уменьшению трения, однако эффективность вдува/отсоса вниз по потоку заметно ослабляется.

Приводятся результаты экспериментального исследования особенностей развития пространственных турбулентных отрывных течений на плоской поверхности при числах Маха М_∞ = 4 и Рейнольдса Re₁ ≈ 55× 10⁶ м ^-1 в условиях обтекания расположенных над ней параллельно друг другу и потоку двух идентичных цилиндрических тел вращения диаметром D = 50 мм и удлинением корпуса L_b/D = 5 с коническими головными частями с углами полураствора β_c = 30, 20, 15 и 10° . Рассматриваются характерные стадии развития пространственного отрыва с уменьшением расстояния между осями тел в диапазоне Z = Δz/D = 1,06 ÷ 3,0 при фиксированном их удалении от поверхности (Y = Δy/D = 0,96). Анализируются топология предельных линий тока и особенности полей давлений на поверхности, а также газодинамическая структура отрывных течений, возникающих при взаимодействии распространяющихся от тел пересекающихся головных скачков и вторичных возмущений с пограничным слоем.

Обсуждается методика создания эффективной системы восстановления давления (СВД) для HF/DF- лазера большой мощности. Предлагается последовательность этапов проектирования, включающая в себя оценки основных параметров с помощью одномерных интегральных и полуэмпирических методик, вычислительное моделирование с использованием нестационарных трехмерных уравнений Навье- Стокса, экспериментальное моделирование, необходимое для верификации расчетных методик и корректировки параметров, и натурный эксперимент. Разработана и создана система эжекторного типа, обеспечивающая восстановление давления в газодинамическом тракте с 12 Тор до атмосферного уровня при работе HF/DF- лазера, имеющего мощность несколько десятков киловатт. Проанализированы условия согласования параметров отдельных элементов, составляющих СВД, и функционирование СВД и непрерывного химического лазера в составе единого комплекса. Определены условия минимизации массогабаритных характеристик этого комплекса, необходимые при создании мобильных систем наземного базирования.

Построена численная модель решения нестационарного нелокального кинетического уравнения Больцмана для функции распределения электронов по энергии. Уравнение Больцмана для изотропной части функции распределения, записанное в естественных переменных кинетическая энергия - координата, решалось методом установления. Модель применялась для описания пространственно-временной эволюции функции распределения электронов в однородном электрическом поле. Для модельного распределения электрического поля с “отрицательным” значением в Фарадеевом темном пространстве и “положительным” значением в положительном столбе тлеющего разряда получены основные макроскопические параметры электронов, подтвержден диффузионный механизм переноса электронного тока в области отрицательного электрического поля.

Разработанная обобщенная физико-математическая модель, вычислительная процедура на основе метода конечных элементов, а также программное обеспечение были практически использованы для моделирования процессов нестационарного сопряженного теплообмена и фазовых превращений при обработке поверхности высококонцентрированными потоками энергии со стационарным, импульсным и подвижным источником нагрева (обработка, в том числе оплавление покрытий квазиламинарной плазменной струей, вынесенной электрической дугой и импульсным электронным пучком; очистка поверхности металлических подложек от оксидного слоя с помощью катодной вакуумной дуги и др.). Проведено исследование практически важных процессов, имеющих существенно различающиеся пространственные и временные масштабы, характеризующиеся плотностью мощности тепловых потоков q Î  [10⁷; 10¹⁴] Вт/м².

Исследована возможность эффективного использования плазменного оборудования для газификации различных техногенных углеродсодержащих отходов (бытовые отходы, отходы древесины, рисовая лузга, биологические отходы). Приведен термодинамический анализ процессов газификации углеродсодержащих отходов. На плазменном оборудовании экспериментально подтверждена возможность прогнозирования результатов газификации. Показано, что при плазменной газификации углеродсодержащих материалов вырабатывается синтез-газ, пригодный для нужд энергетики и химического производства.

Рассмотрена осесимметричная задача аккумулирования тепловой энергии в материале, претерпевающем фазовый переход при взаимодействии его с теплоносителем, температура которого изменяется циклически. Численными методами исследована возможность выбора параметров части конструкции аккумулятора, где хранится материал. Некоторый оптимальный объем теплоаккумулирующего материала определяется из условия равенства количеств теплоты при зарядке- разрядке аккумулятора. Результаты вычислений для ламинарного и турбулентного режимов подачи теплоносителя показали, что при одной и той же поверхности теплообмена наиболее эффективным является турбулентный режим.

Обсуждается способ калибровки датчика термоанемометра постоянной температуры, которая проводилась посредством его перемещения внутри пограничного слоя на плоской пластине при числе Маха набегающего потока М = 2,54 и диапазоне чисел Рейнольдса по диаметру нити датчика (9 < Re_d < 23). Сравнение значений чувствительности, полученное с помощью такой процедуры калибровки, при условии пренебрежения низкими температурными нагрузками (t < 0,6), хорошо согласуется с чувствительностью, определяемой на основе данных вне пограничного слоя. Применение модифицированной передаточной функции для коррекции спектра мощности возмущений течения позволило обнаружить совпадение скорректированного спектра с затуханием по Колмогорову с показателем степени - 5/3. Уровни пульсаций полной температуры и массового расхода рассчитаны для пограничного слоя на плоской пластине в предположении преобладания в нем акустической моды, и найдены распределения этих пульсаций в зависимости от частоты.

Представлены результаты экспериментального исследования взаимодействия осесимметричной недорасширенной струи с преградами разной формы ¾ плоской и в виде цилиндрической полости. Установлено, что наличие полости вызывает появление возвратного течения, взаимодействие которого со струей приводит к возникновению вихревых спиральных структур.