Главная – Журналы – Поиск по журналам

Приведен аналитический обзор состояния исследований и тенденций развития проблемы снижения турбулентного трения, являющейся одной из ключевых в современной аэрогидродинамике. Рассмотрены наиболее перспективные и быстро прогрессирующие активные и пассивные способы управления течением, применяемые для уменьшения сопротивления трения, главным образом в несжимаемых турбулентных пограничных слоях. Особое внимание уделяется характеристике отечественного потенциала в данном направлении, анализу важнейших результатов и месту отечественных исследований в ретроспективе мировых тенденций.

Задача нелинейного взаимодействия возмущений сжимаемого пограничного слоя, вызванных звуком и шероховатостью поверхности пластины, приводится к линейной задаче параболизованных неоднородных уравнений для амплитудных функций с неоднородными граничными условиями на невозмущенной стенке. Численное решение, в том числе и расчет зависимости волнового числа от продольной координаты, осуществляется методом, используемым для решения задачи устойчивости. Исследована зависимость параметра, определяющего способность к возбуждению волн неустойчивости (коэффициента восприимчивости), от углов падения звуковой волны и наклона фронта волны шероховатости. При сверхзвуковом обтекании наибольшая восприимчивость соответствует углу между фронтом волны шероховатости и направлением потока, равному углу Маха.

На основе численного решения системы уравнений движения вязкого сжимаемого теплопроводного газа исследуется процесс дрейфа твердых сферических частиц в закрытой трубе. Движение частиц возникает под действием колебаний газового столба, которые возбуждаются плоским поршнем, перемещающимся по гармоническому закону. Приведены характерные для первого и второго линейного и первого нелинейного резонансов распределения частиц вдоль оси трубы, полученные в предположении о стоксовом характере обтекания частицы газом. Показано, что средняя скорость дрейфа определяется асимметрией формы волны и возрастает вблизи резонансов, где колебания сопровождаются образованием ударных волн.

Проведено экспериментальное исследование изотермического закрученного потока позади осесимметричного внезапного расширения, способствующего развитию неустойчивости в форме прецессирующего вихревого ядра. ЛДА, скоростная видеозапись и акустическая техника были использованы для исследования мгновенной и осредненной структуры нестационарного течения. Обнаружено, что при увеличении степени закрутки потока течение проходит ряд характерных стадий развития, включая область аномального снижения частоты прецессии. С использованием условия винтовой симметрии потока [1] показано, что инверсия зависимости частоты прецессии происходит за счет вклада осевого перемещения винтового вихря, шаг которого увеличивался с изменением параметра крутки.

Приведены результаты экспериментального исследования двухъярусного ротора Дарье с прямыми лопастями в гидроканале. Подтверждена возможность самозапуска ротора и получения им более высоких энергетических характеристик, чем у ветроколеса пропеллерного типа.

Проведен анализ устойчивости плоско-параллельного течения вязкой жидкости по наклонной плоскости на основе линеаризованных уравнений Рейнольдса для турбулентного течения. Получена зависимость критического числа Фруда и поверхностной скорости от числа Рейнольдса и угла наклона канала. Определены границы значений числа Фруда от 1,2 до 1,5, при которых происходит потеря устойчивости плоско-параллельного течения.

Рассматривается абсорбция слаборастворимого газа в тонкой пленке вязкой несжимаемой жидкости, стекающей по вертикальной поверхности. Поверхность пленки является границей раздела жидкостно-газовой фазы. Проведены расчеты для естественных и возбужденных поверхностных волн. Получено хорошее совпадение с экспериментальными данными. Для каждого числа Рейнольдса найдена оптимальная частота волны, соответствующая режимам уединенных волн, при которой достигается максимум коэффициента массоотдачи. Исследованы основные режимы массообмена в пленке жидкости.

Рассматриваются вихревая динамика и конвективный теплообмен при турбулентном нестационарном обтекании нагретого цилиндра в неограниченном потоке и в плоскопараллельном канале. При фиксированном числе Рейнольдса 4.5x10⁴ получены решения двумерных уравнений Рейнольдса и энергии с помощью многоблочного факторизованного алгоритма с использованием пересекающихся прямоугольных и цилиндрических сеток, реализованного в пакете VP2/3. Детально анализируется температурная дорожка в следе за телом и устанавливается связь между динамическими и тепловыми характеристиками. Особое внимание уделяется интерпретации моментальных параметров потока, характеристик турбулентности и температуры на периоде колебаний коэффициента поперечной силы и исследованию осредненных и пульсационных характеристик в ближнем и дальнем следе.

Приводятся результаты экспериментальных исследований ухудшенного режима теплоотдачи при сверхкритических давлениях жидкости, и предложен метод его определения. Предлагаются уравнения для определения температуры стенки при ухудшенном режиме теплоотдачи и граничного значения энтальпии потока, соответствующего началу ухудшения теплообмена.

Представлена вычислительная модель процессов теплообмена в неоднородном высокотемпературном газовом потоке и стенках МГД-канала. Результаты моделирования процессов радиационно-конвективного теплообмена показали, что токовый слой имеет нестационарную и нерегулярную структуру, однако в целом взаимодействует с потоком газа как локальное образование. По параметрам структуры токового слоя рассчитаны радиационные потоки на стенки канала. Из решения нестационарной трехмерной задачи теплопроводности определен температурный режим стенок МГД-канала. Выявлено, что неоднородность и нестационарность радиационных потоков приводит к большим температурным градиентам в диэлектрической стенке канала.