Н.П. Семена
Институт космических исследований РАН, Москва semena@iki.rssi.ru
Ключевые слова: термоэлектрические модули, элементы Пельтье, термодинамические системы, системы обеспечения температурного режима космических аппаратов, системы термостабилизации полупроводниковых детекторов
Страницы: 213-224
В статье представлены результаты моделирования характеристик охладительной системы, сочетающей элемент Пельтье с радиатором-излучателем. Несмотря на достаточно широкое использование элементов Пельтье, характеристики такой системы не исследованы, поскольку в наземных условиях такое сочетание не встречается. Необходимость изучения параметров такого комбинированного охладителя возникла в связи с тем, что подобные системы планируются к использованию для термостабилизации детекторов в перспективном космическом телескопе ART-XC, который входит в состав российско-немецкой обсерватории «Спектр-РГ» и в мониторе СПИН-Х1-МВН, который будет установлен на МКС. Моделирование показало, что охладитель, состоящий из элемента Пельтье и радиатора-излучателя, обладает рядом необычных свойств из-за возникновения сложной обратной связи между ними.
Р.А. Хайрулин1, С.В. Станкус2, Р.Н. Абдуллаев2 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск kra@itp.nsc.ru 2Новосибирский государственный университет
Ключевые слова: сплавы натрий–свинец, расплав, плотность, тепловое расширение
Страницы: 225-228
Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения измерены плотность и коэффициенты теплового расширения жидких натрия и сплавов натрий–свинец (2,50; 5,00; 7,50; 9,99 и 21,03 ат. % Pb) в интервале температур от линии ликвидуса до 950 K. Погрешность измерения плотности оценивается в ±0,2-0,4 %. Построены температурные и концентрационные зависимости термических свойств жидкой системы Na–Pb.
Работа посвящена математическому моделированию и численному решению сопряженных задач микроконвекции, которая возникает под действием лазерного излучения в расплаве металла с поверхностно-активными тугоплавкими дисперсными компонентами, добавляемыми для модифицирования, упрочнения и легирования обрабатываемой поверхности. Получена многовихревая структура течения расплава, количество вихрей в которой зависит от изменения поверхностного натяжения, от температуры и мощности лазерного излучения. Особое внимание уделено численному моделированию поведения в расплаве подложки дисперсной примеси, состоящей из частиц порошка карбида вольфрама. Показана роль микроконвекции в распределении частиц порошка в поверхностном слое подложки после остывания.
А.Н. Черепанов1, В.П. Шапеев1,2 1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск vshapeev@ngs.ru 2Новосибирский государственный университет
Ключевые слова: лазерная сварка металлов, фазовые переходы, кристаллизация, структура, модифицирующие нанопорошки, численное моделирование
Страницы: 239-253
Сформулирована математическая модель для описания теплофизических процессов при лазерной сварке металлических пластин для случая, когда в сварочную ванну введены модифицирующие наночастицы тугоплавких соединений (нанопорошковые инокуляторы — НПИ). Специально подготовленные наночастицы тугоплавких соединений служат центрами кристаллизации, т. е. фактически они являются экзогенными затравками, на поверхности которых группируются отдельные кластеры. Благодаря этому можно управлять процессом кристаллизации сплава и формированием его структуры, а следовательно, и свойствами сварного соединения. В качестве примера приведены результаты расчета процесса сварки встык двух пластин из алюминиевого сплава и стали. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных.
Д.В. Беденко, О.Б. Ковалев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск dmtr.bedenko@gmail.com
Ключевые слова: лазерно-порошковая наплавка, двухфазная задача Стефана, подвижная криволинейная граница, математическое моделирование
Страницы: 255-265
Предложена физико-математическая модель расчета теплового состояния и формы наращиваемого слоя (валика) при лазерно-порошковой наплавке. Рассматривается трехмерная постановка двухфазной задачи типа Стефана с криволинейными подвижными границами, одна из границ — граница плавления-кристаллизации, а другая — граница наращиваемого слоя, где записываются законы сохранения из условия притока дополнительной массы и энергии. Для описания формы валика используется уравнение кинематической совместности точек поверхности, движение которой происходит за счет массы частиц порошка, поставляемых в пятно излучения. Для численного решения уравнений используется явная конечно-разностная схема на прямоугольной неравномерной сетке. Расчеты производятся сквозным счетом без явного выделения криволинейных границ с использованием модификации метода погруженной границы. Представлены результаты расчетов теплового состояния и формы поверхности образующегося валика в зависимости от физических параметров: начальной температуры подложки, интенсивности лазерного излучения, скорости наплавки, расхода порошка и т. д.
В.А. Левин1, Н.Е. Афонина1, В.Г. Громов1, Г.Д. Смехов1, А.Н. Хмелевский1, В.В. Марков1,2 1Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва gromov@imec.msu.ru 2Математический институт им. В.А. Стеклова РАН
Ключевые слова: тяговый реактивный модуль, сопло Лаваля, кольцевое сопло, скачок уплотнения, горение
Страницы: 269-276
Методами натурного и вычислительного экспериментов исследованы течения в тяговом реактивном модуле с кольцевым соплом и с дефлектором в виде сферического сегмента. В качестве рабочего газа использовались продукты сгорания смесей воздуха с ацетиленом, газофазными авиационным керосином и природным газом. Экспериментальные исследования проводились в импульсной аэродинамической установке в диапазоне давления торможения от 0,48 до 2,05 МПа. Расчеты для случаев истечения продуктов сгорания в наземных и высотных условиях выполнялись по оригинальным вычислительным программам, в которых использовались системы уравнений Эйлера и Навье-Стокса, дополненные уравнениями химической кинетики. Установлено, что тяга реактивного модуля с кольцевым соплом в высотных условиях почти вдвое превосходит тягу звукового сопла, но меньше (примерно на 25 %) тяги идеального расчетного сопла Лаваля, причем разница заметно снижается с уменьшением высоты полёта и давления торможения.
А.В. Соболев
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск sobolev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сужающаяся камера, центральное сопло, интенсификация смешения, малоразмерные струи, критический режим, экспериментальные и расчетные характеристики
Страницы: 277-281
Выполнено экспериментальное исследование влияния интенсификации смешения малоразмерными струями на запуск и характеристики газового эжектора с центральным соплом и сужающейся камерой смешения. Показано, что при больших расходах низконапорного газа критический режим не устанавливается из-за формирования толстого дозвукового слоя у стенки камеры. В этих случаях осуществлялся ступенчатый запуск. Диапазон критических режимов ограничивается точкой перегрузки, в которой скорость у стенки камеры становится звуковой. Срыв критического режима за точкой перегрузки происходит вследствие распространения противодавления по дозвуковому слою вверх по потоку. Интенсификация смешения обеспечивает выравнивание профиля скорости и расширение диапазона критических режимов. Несмотря на улучшение характеристик, смешение в эжекторе с центральным соплом остается неполным. Экспериментальные характеристики сравниваются с расчетными. Процесс смешения является изобарическим в расчете без учета диссипативных потерь, из-за которых происходит повышение давления смеси рабочего и низконапорного газов.
Численно исследуется влияние вибрации на поведение совершенного вязкого газа внутри прямоугольной полости. Сравниваются процессы тепломассообмена газа в области при изотермических и адиабатических граничных условиях. Задача решается в одномерной постановке.
Выполнены экспериментальные исследования, направленные на изучение возможности моделирования толстого равновесного (по Клаузеру) несжимаемого турбулентного пограничного слоя на плоской пластине ограниченной длины с помощью решетки цилиндрических стержней. Показано, что решетка, стержни которой располагаются параллельно обтекаемой поверхности, является эффективным средством модификации турбулентного пограничного слоя. В большинстве случаев осредненные и пульсационные параметры пограничного слоя имеют характерные для естественно развивающегося турбулентного пограничного слоя значения на расстоянии порядка 600 диаметров цилиндрического стержня. Показано, что профили средней скорости с искусственно увеличенной толщиной пограничного слоя с удовлетворительной точностью аппроксимируются в переменных закона стенки и обобщаются единой зависимостью с использованием эмпирического масштаба скорости для внешней области. Использование комбинированного метода воздействия на сдвиговое течение улучшает процесс моделирования турбулентных пульсаций скорости в пограничном слое.
Б.Н. Семенов
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск boris_n_semenov@mail.ru
Ключевые слова: снижение сопротивления, податливое покрытие
Страницы: 309-314
Условия возможности снижения гидродинамического сопротивления податливыми покрытиями рассмотрены с двух позиций: затягивания ламинарного течения и изменения порождения турбулентности в пристенной области. Отмечены сильное влияние продольного градиента давления и целесообразность поиска ламинаризованных обводов при наличии податливых покрытий.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
