Представлен обзор наиболее распространенных в практике методов создания надежных средств защиты теплонагруженных поверхностей летательных аппаратов, представляющих собой комплекс сложных задач, к числу которых относятся вопросы, связанные с процессами массообмена на обтекаемой потоком поверхности. Обсуждаются пассивные и активные методы тепловой защиты, основанные на применении уносимых потоком теплозащитных покрытий. В обзоре классифицированы исследования, в том числе проведенные в последние годы, которые позволяют сделать вывод о высокой эффективности и перспективности применения систем активной тепловой защиты летательных аппаратов путем принудительного вдува охладителя в пограничный слой.
Практическое подавление роста акустической моды возмущений в гиперзвуковом пограничном слое может быть обеспечено применением специальных, поглощающих звук, пористых покрытий. Для условий испытаний в гиперзвуковых аэродинамических трубах требуются достаточно гладкие и тонкие покрытия, имеющие значительный коэффициент поглощения звука в области высоких частот и при низком статическом давлении. В работе исследованы акустические свойства двух типов покрытий для аэродинамических моделей: с регулярной структурой пор и хаотической пористостью. Были определены акустические характеристики каждого пористого покрытия в звуковом диапазоне частот методом акустического интерферометра и рассчитаны их акустические свойства в широком диапазоне частот. Для расчетов использовались модели, соответствующие каждому типу материалов. Прямые измерения коэффициента поглощения звука покрытиями на моделях для аэродинамического эксперимента в ультразвуковом диапазоне частот при атмосферном давлении, а также импеданс покрытий в звуковом диапазоне частот при пониженном давлении обнаруживают хорошее соответствие модельным представлениям.
А.В. Бойко1, А.В. Довгаль1, Д.С. Лохов2 1Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, Новосибирск 2Новосибирский государственный университет
Страницы: 533–539
Экспериментально изучены стационарные локализованные возмущения (полосчатые структуры) ламинарного течения с отрывом пограничного слоя за уступом поверхности. Результаты работы объясняют ранее обнаруженные особенности структур в различных условиях их генерации и показывают, что развитие подобных возмущений в зоне отрыва потока выходит за рамки классической теории гидродинамической устойчивости для сдвиговых течений.
А.В. Булгаков1, M. Хеден2, A. Лассессон2, K. Мелиг2, Ф. Ромунд2, E.E.Б. Кэмпбелл2 1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск 2Гетеборгский университет, Технологический университет Чалмерса, Гетеборг, Швеция
Страницы: 541–552
Методом времяпролетной масс-спектрометрии исследована динамика распада свободных молекул фуллерена С60 и эндофуллерена Li@C60, возбужденных импульсным лазерным излучением. Основное внимание уделено специфическому явлению в кластерах ( задержанной ионизации. Установлено, что на значительных временах задержки после возбуждения (более 10 мкс) происходит резкое уменьшение выхода задержанных ионов С60. Измерено время жизни метастабильного триплетного состояния высоковозбужденной молекулы С60. Обнаружен эффект задержанной ионизации в молекуле Li@C60 и выявлены каналы ее распада в зависимости от интенсивности лазерного излучения.
Эжекция окружающего воздуха приводит к изменению полей скорости и температуры в предварительно перемешанном пламени ацетилена. В статье проанализирован процесс перемешивания ацетилена с окружающим воздухом на разных участках пламени для различных соотношений воздух/ацетилен. Выполнен условный и безусловный статистический анализ сигналов лазерного доплеровского анемометра (ЛДА) при разном введении частиц в струю и/или воздух. По сравнению с используемой обычно безусловной условная статистика флуктуаций скорости может дать нам больше данных об интенсивности турбулентного перемешивания в пламени. Средняя скорость, интенсивность турбулентности и функция плотности вероятности мгновенных скоростей измерялись в различных поперечных сечениях пламени. Измерения полей скорости выполнялись ЛДА, а для измерения полей температуры использовалась термопара Pt-PtRh10 %. Установлены соотношения между средними скоростями и функциями плотности вероятности при разных способах подачи частиц. Применен фактор смешения для учета интенсивности перемешивания. С помощью сравнительного анализа полученных профилей средней скорости и температуры, длины и ширины характерных областей предварительно перемешанного ацетиленового пламени установлены его основные свойства для различных соотношений топливо/воздух.
На основе принципа максимума расхода и интегрального метода расчета пограничного турбулентного слоя предложен метод вычисления гидравлического сопротивления коротких вихревых камер в случае течения несжимаемой жидкости. Результаты расчета удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными.
Представлены результаты экспериментальных исследований возникновения нестационарности закрученного потока в кубическом контейнере. Методами лазерной доплеровской анемометрии выполнены измерения окружной и осевой компонент вектора скорости в диапазоне чисел Рейнольдса 1000–2500. Установлено, что в кубическом и цилиндрическом контейнерах при возрастании числа Рейнольдса существенно различаются не только сценарии развития закрученного потока, но и моменты возникновения и роста его пульсаций. Получена зависимость амплитуды пульсаций от чисел Рейнольдса, показано, что точка начала линейного роста амплитуды соответствует Re = 1400. Проведен спектральный анализ, показавший существование различных мод возмущений потока при различных числах Рейнольдса, показано, что в диапазоне 1400–2000 пульсация близка к гармонической, а затем возникают дополнительные моды.
Представлены результаты экспериментов по диагностике нестационарного потока за рабочим колесом в отсасывающей трубе гидротурбины Френсиса при переходе от оптимальных режимов работы к форсированным. Высокоточные измерения профилей скоростей закрученного мутного гидропотока с пузырьками воздуха осуществлены с помощью новейшего полупроводникового лазерного доплеровского анемометра ЛАД05-ЛМЗ, разработанного с использованием технологии "Field Programmable Gate Array" и новой методики адаптивного выделения доплеровской частоты. Проведено комплексное тестирование метода и средств измерения. Сопоставлен расход воды, полученный из универсальной характеристики модели гидротурбины и рассчитанный по измеренным профилям осевой скорости. Показано, что суммарная ошибка определения расхода не превышала 5%.
Приведены результаты испытаний в аэродинамической трубе модели ветродвигателя, в котором вместо традиционных лопастей используются вращающиеся цилиндры. Определены основные характеристики ветроколеса (мощность, быстроходность) при варьировании различных параметров: скорости потока, числа цилиндров, их удлинения, скорости вращения, величины нагрузки на генератор, а также при некоторых дополнительных изменениях формы. Сделаны оценки характеристик ветроколеса при параметрах, близких к оптимальным.
О.Б. Бочаров1, И.Г. Телегин2 1Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск 2Институт водных и экологических проблем СО РАН, Горно-Алтайск
Страницы: 597–605
Проводится сравнение на основе серии численных расчетов и с использованием экспериментальных данных двух моделей фильтрации: с фазовыми подвижностями и с фазовыми проницаемостями Маскета – Леверетта.