В обзоре рассматриваются проблемы гидродинамики и теплопереноса в волновых пленках жидкости при наличии сложных условий течения. Термин «сложные условия» здесь означает наличие потоков массы, импульса и энергии через поверхность пленки. Цель обзора - анализ последних достижений в исследовании волновых режимов пленочных течений.
И.А. Широков, Т.Г. Елизарова
Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, Москва, Россия ivanshirokov@inbox.ru
Ключевые слова: квазигазодинамические (КГД) уравнения, дозвуковое обтекание, ламинарно-турбулентный переход
Страницы: 37-44
Представлены результаты численного моделирования внешнего дозвукового нестационарного обтекания осесимметричной модели. Моделирование проводится на основе квазигазодинамического алгоритма, реализованного на неструктурированной тетраэдральной сетке. На поверхности модели располагается турбулизатор в виде кольцеобразного выступа, который фиксирует положение ламинарно-турбулентного перехода. Постановка задачи соответствует экспериментам по продувке рассматриваемой модели в аэродинамической трубе. Картина течения, распределение коэффициента давления по поверхности и параметры турбулентных пульсаций демонстрируют удовлетворительное качественное и количественное согласование с экспериментальными данными.
Приводятся результаты экспериментальных исследований гистерезиса аэродинамических характеристик профиля NACA 0018 в малотурбулентной аэродинамической трубе малых дозвуковых скоростей Т-124 ЦАГИ. Эксперименты выполнялись на динамической установке ОВП-124 в стационарных условиях при квазистатическом (непрерывном) увеличении и уменьшении угла атаки и при вынужденных колебаниях по тангажу с разными амплитудами и частотами относительно различных установочных углов атаки. Во всех случаях в измеряемых аэродинамических характеристиках наблюдается гистерезис, связанный с наличием диапазона углов атаки, в котором существуют устойчивые неединственные структуры отрывного обтекания. На основании полученных экспериментальных данных разрабатывается новый подход к математическому моделированию явления статического и динамического гистерезиса аэродинамических характеристик для использования в задачах динамики.
Сформулирована и исследована математическая модель процесса нестационарного сопряженного теплообмена системы термоэлектронной тепловой защиты при сверхзвуковом обтекании составной оболочки. Проведены оценки влияния испарения (эмиссии) электронов с поверхности эмиттера на понижение температуры составной оболочки термоэмиссионной тепловой защиты. Исследовано влияние разных углов атаки на режимы теплообмена в системе многоэлементной термоэлектронной тепловой защиты. Получено качественное согласование результатов расчета с известными данными.
А.А. Жилин1,2, А.В. Примаков1,2 1Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия lab20@itam.nsc.ru 2Сибирский государственный университет водного транспорта, Новосибирск, Россия primakow@itam.nsc.ru
Ключевые слова: генератор Гартмана, волновые процессы, резонатор, нерасчётная струя, распределение давления, поле температур в канале
Страницы: 79-89
Представлены результаты численного моделирования газодинамического течения в тракте технического устройства с резонирующей полостью. Подробно изучен один период газодинамического нагружения элементов конструкции резонирующей полости. Получена целостная картина распределения полей давления и температуры вдоль тракта резонирующей полости. Определены максимальные и минимальные значения давления и температуры, реализующиеся при движении потока газа по тракту резонатора.
В работе описывается исследование распределения давления вдоль стенки осесимметричного канала с прямым уступом. Рассматривается сверхзвуковое течение газа, которое формируется внутри канала при обтекании осесимметричной модели с продольным проточным каналом внешним потоком с числами Маха М = 5 и М = 6. Для проведения экспериментальных исследований используется аэродинамическая установка кратковременного действия. Приводятся результаты измерения давления вдоль стенки канала при обтекании исследуемой модели. Данные аэродинамических испытаний сопоставляются с результатами численных расчетов, выполняется сравнение полученных распределений давления. Установлено, что немонотонный характер изменения величины давления вдоль стенки обусловлен присутствием ударных волн, которыми сопровождается сверхзвуковое течение газа в канале.
В.П. Замураев, А.П. Калинина
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия zamuraev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: горение углеводородного топлива, сверхзвуковой поток, поперечные струи, околозвуковой режим
Страницы: 103-110
Численно изучено горение углеводородного топлива при числах Маха потока М = 1,7. Для воспламенения подаваемого через осевой инжектор топлива применяется боковая струя воздуха. Решаются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, замыкаемые k-e- моделью турбулентности. Горение топлива моделируется с помощью одной реакции. Исследуется возможность формирования околозвукового течения, а также газодинамическая структура горения керосина при числе Маха M = 1,7 и температуре торможения 1500 K.
А.С. Аскарова1,2, В.Е. Мессерле1,2,3, С.А. Болегенова1,2, В.Ю. Максимов1, С.А. Болегенова2, А.О. Нугыманова1 1Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан aliya.askarova@kaznu.kz 2Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики, Алматы, Казахстан ust@physics.kz 3Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: тепломассообмен, компьютерное моделирование, способ подачи топливной аэросмеси, пониженная нагрузка котла, скорость, температура, концентрация вредных веществ
Страницы: 111-128
Методами трехмерного компьютерного моделирования проведены вычислительные эксперименты, позволяющие определять влияние различных компоновочных решений по горелочным устройствам и способа подачи топливной аэросмеси на основные характеристики процессов тепломассопереноса (аэродинамика течения, температурные поля, концентрационные поля продуктов горения) по всему объему камеры сгорания энергетического котла и на выходе из нее. Показано, что использование вихревых горелочных устройств с закруткой потока аэросмеси позволяет улучшить обменные процессы в топочной камере и уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу как при традиционном сжигании топлива, так и при пониженной нагрузке котла (частичное отключение горелок).
И.Н. Боровик1, И.Р. Фаризанов1, Л.С. Яновский1,2 1Московский авиационный институт, Москва, Россия borovikin@mai.ru 2Институт проблем химической физики РАН, Москва, Россия lsyanovskiy@ciam.ru
Ключевые слова: непрерывная (спиновая) детонация, численное моделирование, детонационный двигатель
Страницы: 129-146
В статье представлены результаты численного моделирования явления непрерывной спиновой детонации водород-кислородной смеси в двумерной нестационарной постановке с использованием периодических граничных условий. Программная реализация математической модели выполнена в программном комплексе ANSYS Fluent. Приведены методика настройки данного программного комплекса и алгоритм инициализации процесса детонации для проведения численного моделирования. Верификация методики выполнена с помощью расчета и сравнения с экспериментальными данными скорости распространения плоской детонационной волны с различными разбавителями. С помощью разработанной методики моделирования определены удельные импульсы и величины скоростей непрерывной спиновой детонации для коэффициента избытка горючего в диапазоне от 0,56 до 2,4. Результаты моделирования продемонстрировали хорошее совпадение с результатами других авторов. Также с помощью численного моделирования установлено, что удельный импульс камеры сгорания детонационного ракетного двигателя больше удельного импульса жидкостного ракетного двигателя в среднем на 17 %. Показано, что использование процесса непрерывной спиновой детонации может значительно уменьшить длину цилиндрической части камеры сгорания и газогенератора ракетного двигателя.
С.Д. Мозави1, М. Шаестехфар1, П. Моарефванд2 1Керманский университет им. Шахида Бахонара, г. Керман, Иран mousavij@eng.uk.ac.ir 2Технологический университет им. Амира Кабира, г. Тегеран, Иран
Ключевые слова: геостатистика, обычный кригинг, последовательное гауссово моделирование, искусственная нейронная сеть, рудное тело "Озеро Сиах", Иран
Страницы: 182-191
Рассмотрено распределение содержания железа в одном из рудных тел Центрального Ирана с применением следующих методов: обычный кригинг, последовательное гауссово моделирование и искусственная нейронная сеть. Сравнение результатов исследований выполнено с целью выявления метода, дающего наиболее точные результаты оценки запасов полезного ископаемого.