Предложен метод пассивного управления переходом сверхзвукового пограничного слоя на скользящем крыле с помощью продольных шероховатостей. Проведены исследования влияния распределенной шероховатости на развитие возмущений и на ламинарно-турбулентный переход. Применение этого метода позволило как приближать переход на 30 %, так и затягивать его на 40 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Saric W.S., Carillo R.B., Reibert M.S. Leading edge roughness as a transition control mechanism // AIAA. Paper 98-0781. ¾ 1998.
2. Saric W.S., Carillo Jr. R.B., Reibert M.S. Nonlinear stability and transition in 3-D boundary layers // Mechanica. ¾ 1998. ¾ Vol. 33. ¾ P. 469- 487.
3. Malik M.R., Choudhari Li F., Chang M.M. C.L. Secondary instability of crossflow vortices and swept-wing boundary layer transition // J. Fluid Mech. ¾ 1999. ¾ Vol. 399. ¾ P. 85- 115.
4. Wasserman, P., Kloker, M. Mechanisms and control of crossflow-vortex induced transition in a three-dimensional boundary layer // J. Fluid Mech. ¾ 2002. ¾ Vol. 456. ¾ P. 49- 84.
5. Shimagaki M., Bose S., Kohama Ya., Watanabe H., Kikuchi S. Control of the transition in three-dimensional boundary layer by small sized roughness alleys // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. B. ¾ 2002. ¾ Vol. 68, No. 669. ¾ P. 1368- 1375.
6. Saric W.S., Reed H.L. Control of transition in supersonic boundary layers: experiments and computations// West East High Speed Flow Fields: Proc. CIMNE, Barcelona, 2003. ¾ P. 417- 425.
7. Saric W.S., Reed H.L. Supersonic laminar flow control on swept wings using distributed roughness // AIAA Paper. ¾ 2002. ¾ 0147.
8. Zuccher S., Saric W.S., Reed H.L., McNeil L.B. The role of infrared thermography in the study of crossflow instability at M = 2.4 // Proc. 7th Inter. Symp. on Fluid Control, Measurement, and Visualization. ¾ Sorrento, Italy, 2003. ¾ Р. 12.
9. Saric W.S., Reed H.L., Banks D. Flight testing of laminar flow control in high speed boundary layers // AVT-111 Specialist Meeting (Enhancement of NATO Military Flight Vehicle Performance by Management of Interacting Boundary Layer Transition and Separation), Prague, Czech Republic, 4-7 October, 2004. ¾ Р. 8.
10. Семенов Н.В., Косинов А.Д., Левченко В.Я., Ермолаев Ю.Г. Экспериментальное исследование развития возмущений в сверхзвуковом пограничном слое на модели скользящего крыла // Теплофизика и аэромеханика. ¾ 2003. ¾ Т. 10, № 3. ¾ С. 357- 368.
11. Semionov N.V., Barkova O.V., Kosinov A.D. Method of transition control of a supersonic boundary layer on a swept wing // Intern. Conf. on the Methods of Aerophys. Research Proc.: Pt 4. ¾ Novosibirsk, 2004. ¾ P. 279- 284.
В.Г. Чернорай, Ю.А. Литвиненко, В.В. Козлов, Г.Р. Грек
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск
Страницы: 359–376
Представлен результат экспериментальных исследований нелинейной стадии варикозной неустойчивости продольной структуры, генерированной элементом шероховатости, в области неблагоприятного градиента давления прямого крыла. Показаны особенности развития варикозного разрушения продольной стационарной полосчатой структуры, такие как модуляция структуры в трансверсальном и продольном направлениях вторичным возмущением, появление новых полосчатых структур вниз по потоку и возникновение и развитие локализованных по пространству нестационарных образований типа L -структур. Обсуждаются картины пространственно-временной термоанемометрической визуализации течения в процессе пространственной эволюции полосчатой структуры с генерированным на ней вторичным высокочастотным возмущением. Выявлены особенности влияния неблагоприятного градиента давления на процесс нелинейного развития варикозной неустойчивости и структуры течения и показано его существенное влияние на эволюцию возмущений. Проведено сравнение варикозной неустойчивости полосчатой структуры, генерированной двумя различными способами (элементом шероховатости, как в данной работе, и вдувом газа, как в ранее опубликованной работе).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Качанов Ю.С., Козлов В.В., Левченко В.Я. Возникновение турбулентности в пограничном слое. ¾ Новосибирск: Наука, 1982. ¾ 151 с.
2. Klebanoff P.S., Tidstrom K.D., Sargent L.M. The three-dimensional nature of boundary-layer instability // J. Fluid Mech. ¾ 1962. ¾ Vol. 12, Pt 1. ¾ P. 1- 34.
3. Saric, W.S., Kozlov, V.V., Levchenko V.Ya. Forced and unforced subharmonic resonance in boundary layer transition // AIAA Paper 84-0007, 1984.
4. Kachanov Y.S. On a universal mechanism of turbulence production in wall shear flows // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. ¾ Vol. 86. Recent Results in Laminar-Turbulent Transition. ¾ Berlin: Springer, 2003, Р. 1- 12.
5. Boiko A.V., Grek G.R., Dovgal A.V., Kozlov V.V. The Origin of Turbulence in Near-Wall Flows // Springer-Verlag, 2002. ¾ Р. 1- 263.
6 Panton R.L. Overview of the self-sustaining mechanisms of wall turbulence // Progress in Aerospace Sciences. ¾ 2001, No. 37. ¾ Р. 341- 383.
7. Floryan J.M. On the Goertler Instability of Boundary Layers // Progress in Aerospace Sciences, 1991. ¾ V. 28. ¾ Р. 235- 271.
8. Bippes H. Experimentelle Untersuchung des laminar-turbulenten Umschlags an einer parallel angestroemten konkaven Wand // Mathematischnaturwissenschaftliche Klasse. Heidelberger Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte. ¾ 1972. ¾ No. 3. ¾ P. 103- 180. (also NASA-TM-75243, March 1978).
9. Ito A. Breakdown Structure of Longitudinal Vortices along a Concave Wall, J. Japan Soc. Aero. Space Sci. ¾ 1985. ¾ Vol. 33. ¾ Р. 166- 173.
10. Pratt P.R., Chernoray V.G., Bakchinov A.A., Loefdahl L. A quantitative flow visualization of a point source disturbance in a swept wing boundary layer // Book of abstracts EUROMECH Colloquium 423 “Boundary Layer Transition in Aerodynamics”, April, 2- 4, Stuttgart. ¾ 2001.
11. Acarlar MS, Smith CR. A study of hairpin vortices in a laminar boundary layer. Part 1 // J. Fluid Mech. ¾ 1987. ¾ Vol. 175. ¾ Р. 1- 41.
12. Haidary HA, Smith CR. The generation and regeneration of single hairpin vortices // J. Fluid Mech. ¾ 1994. ¾ Vol. 227. ¾ Р. 127- 135.
13. Grek G.R., Kozlov V.V., Katasonov M.M., Chernorai V.G. Experimental study of a L -structure and its transformation into the turbulent spot // Сurrent Science. ¾ 2000. ¾ Vol. 79,. No. 6. ¾ P. 781- 789.
14. Rist U., Moeller K., Wagner S. Visualization of late-stage transitional structures in numerical data using vortex identification and feature extraction // In Proc. 8th Int. Sym. Flow Visualization, Sorrento, Italy. ¾ 1998. ¾ 103 p.
15. Reuter J., Rempfer D. A hybrid spectral/finite-difference scheme for the simulation of pipe-flow transition // Laminar-Turbulent Transition (ed. H. Fasel & W.S. Saric ¾ Berlin: Springer-Verlag, 2000. ¾ P. 383- 390.
16. Zhou J., Adrian R.J., Balachandar S., Kendal T.M. Mechanisms for generating coherent packets of hairpin vortices in channel flow // J. Fluid Mech. ¾ 1999. ¾ Vol. 387. ¾ P. 353- 396.
17. Adrian R.J., Meinhart C.D., Tomkins C.D. Vortex organization in the outer region of the turbulent boundary layer // J. Fluid Mech. ¾ 2000. ¾ Vol. 422. ¾ P. 1- 23.
18. Козлов В.В., Грек Г.Р., Лефдаль Л.Л., Чернорай В.Г., Литвиненко М.В. Роль продольных локализованных структур в процессе перехода к турбулентности в пограничных слоях и струях (Обзор) // ПМТФ. ¾ 2002. ¾ T. 43, № 2. ¾ C. 62- 76.
19. Литвиненко М.В., Козлов В.В., Козлов Г.В., Грек Г.Р. Влияние продольных полосчатых структур на процесс турбулизации круглой струи // ПМТФ. ¾ 2004. ¾ T. 45, № 3. ¾ C. 50- 61.
20. Li F., Malik M.R. Fundamental and subharmonic secondary instabilities of Goertler vortices // J. Fluid Mech. ¾ 1995. ¾ Vol. 82. ¾ P. 255- 290.
21. Bottaro A., Klingmann B.G.B. On the linear breakdown of Goertler vortices // Europ. J. Mech. B/Fluids. ¾ 1996. ¾ Vol. 15(3). ¾ P. 301- 330.
22. Skote M., Haritonidis J.H., Henningson D.S., Varicose instabilities in turbulent boundary layers // Physics of Fluids. ¾ 2002. ¾ Vol. 4, No. 7. ¾ P. 2309- 2323.
23. Waleffe F. On a self-sustaining process in shear flows // Phys. Fluids. ¾ 1997. ¾ Vol. 9. ¾ P. 883- 896.
24. Kawahara G., Jimenez J., Uhlmann M., Pinelli A. The instability of streaks in near-wall turbulence // Center for Turbulence Research, Annual Research Briefs. ¾ 1998. ¾ P. 155- 170.
25. Schoppa W. and Hussain F. Genesis and dynamics of coherent structures in near-wall turbulence: A new look // Computational Mechanics Publication, Southampton UK and Boston USA. ¾ 1997. ¾ P. 385- 422.
26. Jimenez J. and Moin P. The minimal flow unit in near-wall turbulence // J. Fluid Mech. ¾ 1991. ¾ Vol. 225. ¾ P. 213- 226.
27. J.H. Hamilton, J. Kim, F. Waleffe. Regeneration of near-wall turbulence structures // J. Fluid Mech. ¾ 1995. ¾ Vol. 287. ¾ 317 p.
28. Brandt, L. and Heningsson, D.S. Transition of streamwise streaks in zero-pressure- gradient boundary layers // J. Fluid Mech. ¾ 2002. ¾ Vol. 472. ¾ P. 229- 261.
29. Robinson S.K. The kinematics of turbulent boundary layer structure // NASA TM 103859. ¾ 1991.
30. Asai M., Minagawa M., Nishioka M. The stability and breakdown of near-wall low-speed streak // J. Fluid Mech. ¾ 2002, ¾ Vol. 455. ¾ P. 289- 314.
31. Литвиненко Ю.А., Чернорай В.Г., Козлов В.В., Лефдаль Л., Грек Г.Р., Чун Х. Онелинейной синусоидальной и варикозной неустойчивости в пограничном слое (Обзор) // Теплофизика и аэромеханика. ¾ 2004. ¾ T. 11, № 3. ¾ C. 339- 364.
32. Литвиненко Ю.А., Грек Г.Р., Козлов В.В., Лефдаль Л., Чернорай В.Г. Экспериментальное исследование варикозной неустойчивости полосчатой структуры в пограничном слое скользящего крыла // Теплофизика и аэромеханика. ¾ 2004. ¾ T. 11, № 1. ¾ C. 1- 10.
33. Litvinenko Yu.A., Chernoray V.G., Kozlov V.V., Grek G.R., Loefdahl L.L., Chun H.H. Adverse pressure gradient effect on nonlinear varicose instability of a streaky structure in unswept wing boundary layer // Physics of Fluids. ¾ 2005. ¾ 17, No. 1. ¾ P. 118106(1)- 118106(3).
34. Peter Corbett and Alessandro Bottaro. Optimal perturbations for boundary layers subject to stream-wise pressure gradient // Physics of Fluids. ¾ 2000. ¾ Vol. 12, No. 1. ¾ P. 120- 130.
Проведено экспериментальное исследование основных параметров аэроакустического резонанса, реализующегося около расположенного в канале плоского плохообтекаемого тела с различной формой его задней кромки. Показано, что около модели с острой задней кромкой диапазон скоростей потока, в котором имеет место резонанс, шире, чем такой же диапазон около пластины с тупой задней кромкой.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Parker R. Resonance effects in wake shedding from parallel plates: some experimental observations // J. Sound and Vibration. ¾ 1966. ¾ Vol. 4, No. 1. ¾ P. 62- 63.
2. Cumpsty N.A. Whitehead D.S. The excitation of acoustic reconanses by vortex shedding // J. Sound and Vibration. ¾ 1971. ¾ Vol. 18, No. 3. ¾ P. 353- 369.
3. Ильченко М.А. Руденко А.Н. Эпштейн В.Л. Исследование генерации вихревого звука при обтекании профиля в канале // Акустический журн. ¾ 1980. ¾ Т. 26, вып. 5. ¾ С. 708- 717.
4. Бардаханов С.П. Лыгденов В.Ц. Когерентные структуры в канале за плохообтекаемым телом и генерация звука в резонансных условиях // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. ¾ 1990. ¾ Вып. 2. ¾ С. 36- 40.
5. Курзин В.Б. О затухающих собственных колебаниях газа, обтекающего решётку пластин // Изв. АН СССР. Сер. МЖГ. ¾ 1970. ¾ №5. ¾ С. 84- 88.
6. Сухинин С.В. Бардаханов С.П. Эоловы тона пластины в канале // ПМТФ. ¾ 1998. ¾ Т. 39, № 2. ¾ С. 68- 76.
Изучается поведение вектора вихря скорости на поверхности разрыва, возникающей при обтекании тела сверхзвуковым, неоднородным потоком горючего газа с образованием ударной или детонационной волны. Набегающий поток в общем случае является вихревым с заданным распределением параметров. Получены формулы для компонент вектора вихря в специальной системе координат, связанной с волной. Показано, что в этом случае нормальная по отношению к волне компонента вихря остается непрерывной при переходе через поверхность разрыва, а в случае осесимметричных течений так же остается непрерывной и величина, равная отношению касательной компоненты вихря к плотности, хотя по отдельности сами величины терпят разрыв.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Truesdell C. On curved shocks in steady plane flow of an ideal fluid // J. Aeronaut Sci. ¾ 1952. ¾ No. 19. ¾ P. 826- 828.
2. Лайтхилл М. Динамика диссоциирующего газа // Вопросы ракетной техники: Сб. науч. тр. ¾ М.: Изд-во иностр. лит-ры. ¾ 1957. ¾ № 6. ¾ С. 41- 60.
3. Hayes W.D. The vortycity jump across a gasdynamic discontinuities // J. Fluid Mech. ¾ 1957. ¾ No. 2. ¾ P. 595- 600.
4. Майкапар Г.И. Вихри за головной ударной волной // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. ¾ 1968. ¾ № 4. ¾ С. 162- 165.
5. Русанов В.В. Производные газодинамических функций за искривленной ударной волной. ¾ Москва, 1973. (Препр. / АН СССР. Ин-т прикл. математики; № 18).
6. Левин В.А., Скопина Г.А. Распространение волн детонации в закрученных потоках газа // ПМТФ. ¾ 2004. ¾ Т. 45, № 4. ¾ С. 3- 6.
7. Левин В.А., Черный Г.Г. Асимптотические законы поведения детонационных волн // Прикладная математика и механика. ¾ 1967. ¾ Т. 31, № 3. ¾ С. 393- 405.
Исследуется процесс захвата газа движущейся интерференционной решеткой, образованной лазерным излучением нерезонансной частоты (оптический захват газа) с учетом межмолекулярных столкновений. Обнаружено, что для переходного режима (если длина свободного пробега молекул газа l меньше периода решетки) передача энергии и импульса от движущейся оптической решетки к газу осуществляется более интенсивно, чем в случае свободномолекулярного режима. Показано, что максимальные величины скорости и нагрева газа определяются скоростью решетки и слабо зависят от интенсивности излучения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Казанцев А.П. Резонансное световое давление // УФЖ. ¾ 1978. ¾ Т. 124, вып. 1. ¾ С. 113- 145.
2. Bethlem H.L., Berden G., Crompvoets F.M.H., Jongma R.T., AJA van Roij, Meijer G. Electrostatic trapping of ammonia molecules // Nature. — London, 2000. ¾ Vol. 406. ¾ P. 491- 494.
3. Barker P. F., Shneider M. N. Optical microlinear accelerator for molecules and atoms // Phys. Rev. A. ¾ 2001. ¾ Vol. 64, 033408.
4. Barker P. F., Shneider M. N. Slowing molecules by optical microlinear deceleration // Physical Review A . ¾ 2002. ¾ Vol. 66, 065402.
5. Guangjiong Donga, Weiping Lu, Barker P.F., Shneider M.N. Cold molecules in pulsed optical lattices // Progress in Quantum Electronics. ¾ 2005. ¾ Vol. 29. ¾ P. 1- 58.
6. Shneider M.N., Gimelshein S.F., Barker P.F. Micropropulsion devices based on molecular acceleration by pulsed optical lattices // J. Appl. Phys. ¾ 2006. ¾ Vol. 99, 063102.
7. Shneider M.N., Ngalande C., Gimelshein S.F. Micropropulsion devices with pulsed optical lattices / gas nonresonant dipole interaction // AIAA Paper. AIAA-2006-768.
8. Shneider M.N., Gimelshein S.F., Barker P.F. Separation of binary gas mixtures in a capillary with an optical lattice // Laser Phys. Lett. ¾ 2007. ¾ DOI 10.1002 / lapl.200710016.
9. Fulton R., Bishop A.I., Shneider M.N., Barker P.F. Controlling the motion of cold molecules with deep periodic optical potentials // Nature Physics. ¾ 2006. — Vol. 2. ¾ P. 465- 468.
10. Corkum P.B., Ellert C., Mehendale M., Dietrich P., Hankin S., Aseyev S., Rayner D., Villeneuve D. Molecular Science with strong laser fields // Faraday Discuss. ¾ 1999. ¾ Vol. 113. ¾ P. 47- 59.
11. Bird G. A. Molecular gas dynamics and the direct simulation of gas flows. ¾ Oxford, Clarendon Press, 1994. ¾ 458 p.
12. Ivanov, M.S., Markelov, G.N., Gimelshein, S.F. Statistical simulation of reactive rarefied flows: numerical approach and applications // AIAA Paper. ¾ June 1998. ¾ Vol. 98-2669.
13. Shevyrin A.A., Bondar Ye.A., and Ivanov M.S. Analysis of Repeated Collisions in the DSMC Method // AIP Conference Proceedings. 24th Symp. on Rarefied Gas Dynamics. ¾ Melville, New York, 2005. ¾ Vol. 762. ¾ P. 565- 570.
Получено автомодельное решение одномерной задачи диффузионного перемешивания пара с газом, сопровождаемое процессом конденсации. Рассмотрены два предельных случая перемешивания: в первом ¾ пар и газ в исходном состоянии занимают объемы полубесконечной протяженности, во втором ¾ пар занимает полубесконечную протяженность, и на его границе поддерживается постоянное значение температуры и концентрации газа. Проанализированы особенности температурных и концентрационных полей в зависимости от температуры пара и газа и найдены значения температур, при которых перемешивание происходит с образованием конденсата.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. ¾ Л.: Гидрометеоиздат, 1976. ¾ 639 с.
2. Kratschmer W., Lamb L.D., Fostiropoulos K., Huffman D.R. Solid C60: a new form of carbon // Nature. ¾ 1990. ¾ Vol. 347. ¾ Р. 354- 358.
3. Баянов И.М., Хамидуллин И.Р., Шагапов В.Ш. Сведение облака выбросов с большим влагосодержанием в приземном слое атмосферы // Теплофизика высоких температур. ¾ 2007. ¾ Т. 45. ¾ № 2.
4. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. ¾ М.: Наука, 1987. ¾ 464 с.
5. Самарский А.А. Уравнение математической физики. ¾ М., Наука, изд-во МГУ, 2004. ¾ 798 с.
6. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. ¾ М., Недра, 1984. ¾ 211 с.
Разработаны физико-математические модели, вычислительная процедура на основе метода конечных элементов, а также программное обеспечение для численного исследования процессов нестационарного сопряженного теплообмена и фазовых превращений при обработке поверхности высококонцентрированными потоками энергии со стационарным, импульсным и подвижным источниками нагрева (оплавление покрытий, закалка поверхностных слоев, очистка поверхности и др.). Предложенный и реализованный подход позволяет исследовать процессы в широком диапазоне плотности мощности внешних тепловых потоков qÎ [ 107, 1014] Вт/м2, имеющих существенно различающиеся пространственные и временные масштабы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. ¾ М.: Наука, 1977. ¾ 184 с.
2. Солоненко О.П., Алхимов А.П., Марусин В.В. и др. Высокоэнергетические процессы обработки материалов. ¾ Новосибирск: Наука, 2000. ¾ 425 с.
3. Takeda K., Takeuchi S. Removal of oxide layer on metal surface by vacuum arc // Materials Transactions, JIM. ¾ 1997. ¾ Vol. 38, No. 7. ¾ P. 636- 642.
4. Takeda K., Takeuchi S. Effects of pressure on the cleaning action of cathode spot in low vacuum // Thin Solid Films. ¾ 2002. ¾ No. 407. ¾ P. 85- 90.
5. Солоненко О.П., Шурина Э.П., Головин А.А. Конечно-элементное моделирование соударения капли расплава с подложкой при плазменном напылении // Физическая мезомеханика. ¾ 2001. ¾ Т. 4, № 1. ¾ С. 29- 42.
6. Солоненко О.П., Шурина Э.П., Головин А.А. Моделирование динамики и фазовых превращений при соударении капли расплава с твердой подложкой. ¾ Новосибирск, 2000. ¾ 43 с. // (Препр. / Ин-т теор. и прикл. механики СО РАН; № 5-2000).
7. Takeda K., Solonenko O.P., Golovin A.A. Theoretical analysis and computer simulation of thermophysical processes under removal of oxide layer on metal surface by a vacuum arc // Proc. of the 16th Symp. on Plasma Chemistry, Taormina, Italy (2003) (Electronic publication).
8. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел / Пер. с англ. ¾ М.: Наука, 1964. ¾ 487 с.
9. Madejski J. Solidification of droplets on cold surface // Inter. J. of Heat Mass Transfer. ¾ 1976. ¾ Vol. 19. ¾ P. 1009- 1013.
10. Delplanque J.-P., Lavernia E.G., Rangel R.H. // Numer. Heat Transfer. A: Applications. ¾ 1996. ¾ Vol. 30. ¾ P. 1- 18.
11. Trapaga G., Szekely J. Mathematical modeling of the isothermal impingement of liquid droplet in spraying process // Met. Transaction. ¾ 1991. ¾ Vol. 22B. ¾ P. 701- 718.
12. Самарский А.А., Моисеенко Б.Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана // Журнал вычислительной математики и математической физики. ¾ 1965. ¾ Т. 5, № 5. ¾ С. 816- 827.
13. Civan F., Sliepcevich C.M. Limitation in the apparent heat capacity formulation for heat transfer with phase change // Proc. Okla. Acad. Sci. ¾ 1987. ¾ Vol. 67. ¾ P. 83- 88.
14. Rangel R.H., Bian X. Metal ¾ droplet deposition model including liquid deformation and substrate remelting // Inter. J. Heat Mass Transfer. ¾ 1997. ¾ Vol. 40, No. 11. ¾ P. 2549- 2564.
15. Lin J.-Y., Chen H.-T. Hybrid numerical scheme for nonlinear two-dimensional phase-change problems with the irregular geometry // Heat and Mass Transfer. ¾ 1997. ¾ Vol. 33. ¾ P. 51- 58.
Приводятся результаты экспериментальных исследований локальных характеристик теплоотдачи от свинцового теплоносителя к поверхности охлаждаемой трубы в кольцевом зазоре при контроле и изменении содержания примеси кислорода в диапазоне условий энергетических контуров с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Цель работы ¾ получение обоснованных расчетных формул для инженерных расчетов поверхностей теплообмена. Исследования проводились при температуре свинца 400- 500 ° С, средней скорости теплоносителя 0,1- 1,5 м/с, диапазоне чисел Прандтля 0,0123- 0,0211 и чисел Пекле 500- 7000. Величина теплового потока изменялась в диапазоне 50- 160 кВт/м2. Управляемо изменяемое содержание примеси кислорода изменялось от величины термодинамической активности кислорода от 10- 5- 100 до насыщения и выше, с образованием отложений оксида свинца вблизи теплопередающей поверхности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Исаченко, В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача / Уч. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. ¾ М.: Энергоатомиздат, 1981. ¾ 416 с.
2. Кириллов, П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) / Под ред Кириллова П.Л. ¾ 2-е изд. ¾ М.: Энергоатомиздат, 1990. ¾ 360с.
3. Рассохин, Н.Г. Парогенераторные установки атомных электростанций. ¾ М.: Атомиздат, 1980. ¾ 384 с.
4. Субботин, В.И., Минашин В.Е., Денискин Е.И. Теплообмен при поперечном обтекании пучков труб // Теплофизика высоких температур. ¾ 1963. ¾ Т. 1, № 2. ¾ С. 238- 246.
5. Боришанский В.М., Андриевский А.А., Жилкина В.Б., Шнейдерман Л.Л. Теплоотдача при поперечном обтекании пучков труб жидким металлом / Под ред. Боришанского В.М., Кутателадзе С.С., Лельчука В.Л., Новикова И.И. // Жидкие металлы. ¾ М.: Госатомиздат, 1963. ¾ С. 183.
6. Андриевский А.А. Теплоотдача к одиночной трубе в поперечном потоке с малым числом Прандтля // Инженерно-физический журнал. ¾ 1959. ¾ Т. 2. ¾ С. 46- 51.
7. Андриевский А.А. Теплоотдача при поперечном обтекании цилиндра расплавленным натрием // Атомная энергия. ¾ 1959. ¾ Т. 7, вып. 3. ¾ С. 254- 256.
8. Юрьев Ю.С., Ефанов А.Д. Коэффициент теплоотдачи при косом обтекании пучка твэлов и труб // Атомная энергия. ¾ 1959. ¾ Т. 59, вып. 1. ¾ С. 66- 67.
9. Безносов А.В., Молодцов А.А., Семенов А.В. и др. Теплоотдача от свинцового теплоносителя к продольно обтекаемой трубе // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. ¾ 2006. ¾ Вып. 3. ¾ С. 83- 90.
Проведено экспериментальное исследование химических превращений при неполном окислении метана в среде воздуха, при активировании реакции на стенках кольцевого микроканала. Неполное окисление метана проведено на родиевом катализаторе, нанесенном на внутреннюю стенку канала. Для различных температур реактора и различных времен пребывания измерены концентрации продуктов химических превращений в выходной смеси газов. Определен диапазон температур стенок канала и времен пребывания смеси, при которых доля водорода и окиси углерода в выходной смеси существенно возрастает, что указывает на переход от преимущественного горения метана к каскадным химическим превращениям с активированием реакций паровой и углекислотной конверсии метана. Показано, что кинетическая модель химических превращений метана в среде воздуха существенно зависит от температуры стенок канала и времени пребывания смеси. Определена роль внешнего диффузионного торможения на скорость химических превращений при неполном окислении метана в стесненных условиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Obot N.T. Toward a better understanding of friction and heat/mass transfer in microchannels ¾ A literature review // Microscale Thermophys Engin. ¾ 2002. ¾ Vol. 6, Nо. 3. ¾ P. 155- 173.
2. Kolb G., Hessel V. Micro-structured reactor for gas phase reaction // Chem. Engin. J. ¾ 2004. ¾ Vol. 98. ¾ P. 1- 38.
3. Kusakabe R, Morooka S., Maeda H. Development of a Microchannel Catalytic Reactor System // Korean J. Chem. Engin. ¾ 2001. ¾ Vol. 18, No. 3. ¾ P. 271- 276.
4. Hickman D.A., Haupfear E.A., Schmidt L.D. Sinthesis gas formation by the direct oxidation of methane over Rh monoliths // Catalysis Letters. ¾ 1993. ¾ Vol. 17. ¾ P. 223- 237.
5. Hickman D.A., Schmidt L.D. Steps in CH4 oxidation on Pt and Rh surfaces: high-temperature reactor simulation //AIChE J. ¾ 1993. ¾ Vol. 39. ¾ P. 1164- 1177.
6. Adams M.T., Abdel-Khalik S.I., Jeter S.M., Qureshi Z.H. An experimental investigation of single-phase forced convection in microchannels // Inter. J. Heat Mass Transfer. ¾ 1998. ¾ Vol. 41, No. 6-7. ¾ P. 851- 857.
7. van Male P., de Croon M.H.J.M., Tiggelaar R.M., van den Berg A., Schouten J.C. Heat and mass transfer in a square microchannel with asymmetric heating // Inter. J Heat Mass Transfer. ¾ 2004. ¾ Vol. 47, No. 1. ¾ P. 87- 99.
8. Павлова С.Н., Садыков В.А. и др. Селективное окисление метана в синтез- газ при малых временах контакта на блочных катализаторах // Катализ в промышленности. Спецвыпуск. ¾ 2004. ¾ С. 12- 18.
9. Садыков В.А., Павлова С.Н. и др. Селективное окисление углеводородов в синтез- газ при малых временах контакта: дизайн блочных катализаторов и основные параметры процессов // Кинетика и катализ. ¾ 2005. ¾ Т. 46, № 2. ¾ С. 243- 268.
10. Hayes R.E., Kolaczkowski S.T. Mass and heat transfer effects in catalytic monolith reactors // Chem. Engin. Sci. ¾ 1994. ¾ Vol. 49. ¾ P. 3587- 3599.
11. Lee J.H., Trimm D.L. Catalytic combustion of methane // Fuel Process Technology. ¾ 1995. ¾ Vol. 42. ¾ 339 p.
12. Ribeiro F.H., Chow M.J., Dalla Batta R.A. Kinetics of the complete oxidation of methane over supported palladium catalysts // J. Catalysis. ¾ 1994. ¾ Vol. 146. ¾ 537 p.
13. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент / Спр. под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. ¾ Кн. 2. ¾ М.: Энергоиздат, 1988. ¾ 559 c.
14. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. ¾ М.: Наука, 1972 г. ¾ 720 с.
15. Wolf D., Hohenberger M., Baerns M. External Mass and Heat Transfer Limitations of the Partial Oxidation of Methane over a Pt/MgO Catalyst – Consequences for Adiabatic Reactor Operation // Inter. Engin. Chem. Res. ¾ 1997. ¾ Vol. 36, No. 8. ¾ P. 3345- 3352.
Представлены результаты экспериментальных исследований по низкочастотной акустике газожидкостных пузырьковых сред, направленных на проверку теории резонансной дисперсии звука нового типа. Кроме хорошо известной высокочастотной дисперсии звука в газожидкостных средах, связанной с резонансом объемных осцилляций пузырьков и, соответственно, с резонансной сжимаемостью, согласно теории, должна существовать низкочастотная резонансная дисперсия звука, обусловленная резонансом связанных сфероидально-поступательных колебаний пузырьков и, соответственно, резонансом эффективной динамической плотности среды. Показано, что экспериментальные данные по скорости и коэффициенту затухания звука в пузырьковых средах подтверждают существование резонансной дисперсии, обусловленной связанными поступательно-деформационными колебаниями пузырьков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Fedotovsky V.S., Vereshchagina T.N., Terenik L.V. On vibrations of tubes filled with a bubbly medium // Actual problems of aviation and aerospace systems: processes, models, experiment. ¾ 2004. ¾ Vol. 9, No. 2. ¾ P. 84- 103.
2. Fedotovsky V.S., Vereshchagina T.N., Terenik L.V. Dynamics of bubble media under vibration // Proc. of 3rd Int. Symp. on two-phase flow modeling and experimentation. ¾ Pisa, 2004. ¾ P. ven35 (СD) ¾ 7 р.
3. Ламб Г. Гидродинамика. ¾ М.:-Л.: Гостехиздат, 1947. ¾ 928 с.
4. Silberman E. Sound velocity and attenuation in bubbly mixtures measured in standing wave tubes // J. Acoust. Soc. Am. ¾ 1957. ¾ No. 29. ¾ P. 925- 933.
5. Crum L.A., Prosperetti A. Nonlinear oscillations of gas bubbles in liquids: An interpretation of some experimental results // J. Acoustical Society America. ¾ 1983. ¾ Vol. 73, No. 1. ¾ P.122- 128.
6. Devin C. Jr. Servey of thermal,radiation and viscous damping of pulsating bubbles in water // J. Acoustical Society America. ¾ 1959. ¾ Vol. 31, No.12. ¾ P. 1654- 1667.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
