Главная – Журналы – Поиск по журналам

Получены критерии для оценки
энергетической эффективности подвода
тепла перед телом в сверхзвуковом потоке
газа. Исходя из функциональных
назначений летательных аппаратов и
термодинамической модели процесса
выполнены оценки для аппаратов
снарядного и самолетного типов. Даны
оценки минимальных чисел Маха, начиная с
которых подвод тепла перед телом
целесообразен. Выполнены оценки
увеличения дальности полета на
крейсерском режиме для летательного
аппарата самолетного типа и на активном
участке для летательного аппарата
снарядного типа. Получены оценки
экономии топлива при выведении воздушно-
космического самолета на околоземную
орбиту. Показано, что для получения
заметного эффекта необходимо
существенную часть топлива расходовать
на получение энергии для нагрева газа.
Дана оценка минимально необходимого
«коэффициента полезного действия»
преобразования энергии топлива в энергию
нагрева газа.

Для решения задачи используются
параболизованные уравнения устойчивости
для трехмерных возмущений сжимаемого
пограничного слоя на пластине.
Нелинейность учитывается квадратичными
членами, причем только наиболее
существенными по оценкам вязкого
критического слоя теории устойчивости.
Эти члены определяются суммарным полем
двух звуковых возмущений, так что
уравнения становятся линейными и
неоднородными. Расчеты проведены для
случая, когда одна из звуковых волн
стационарна в системе отсчета, связанной
с пластиной, при числах Маха M = 2; 5.
Представлены решения, которые на
достаточно большом расстоянии от кромки
пластины с высокой точностью
идентифицируются с волнами Толлмина—
Шлихтинга.

На основе законов сохранения массы,
импульса и энергии в предположении
квазистационарности процесса заполнения
газом микросфер получены уравнения
динамики многофазных систем типа газовая
смесь — полые микросферы с селективно-
проницаемыми оболочками. С
использованием упрощенной
(односкоростной однотемпературной)
модели исследованы акустические
характеристики системы однородный газ —
полые проницаемые микросферы. Определены
частотные зависимости скорости и
коэффициента затухания звука с учетом
процесса релаксации плотности (давления)
газа внутри микросфер.

Представлены результаты экспериментальных исследований реламинаризации сверхзвукового турбулентного пограничного слоя за веером волн разрежения при числе Маха набегающего потока M_∞ = 4 в диапазоне чисел Рейнольдса Re₁ = 8·10⁶ 26·10⁶ м^-1. Получены экспериментальные данные о распределении средней скорости и пульсаций массового расхода, силе поверхностного трения. В экспериментах достигнута частичная реламинаризация пограничного слоя. Проведенные расчеты критериев реламинаризации показали, что они могут быть использованы для предсказания возникновения процесса реламинаризации при высоких сверхзвуковых скоростях потока.

Исследованы возмущения, возникающие в
сверхзвуковом пограничном слое под
влиянием внешней завихренности потока.
Показано, что наряду с вихревыми большую
роль играют безвихревые волны. Расчеты
проведены для дозвукового течения и
сверхзвукового потока при числе Маха М =
2.

Представлены результаты расчета и
приближенного описания средней скорости
вибротранспортирования в среде с
сопротивлением, пропорциональным
скорости, в зависимости от различных
параметров, характеризующих систему.

Численно исследованы термо- и
гидродинамические процессы при
соударении жидкой металлической капли с
многослойной подложкой. Математическая
модель основана на уравнениях Hавье —
Стокса для несжимаемой жидкости и
уравнениях теплопереноса в подложке и
капле с учетом сил повеpхностного
натяжения и фазового перехода при
затвеpдевании металла. В результате
численных экспериментов исследовано
влияние скорости соударения, исходного
размера капли, перегрева металла,
температуpы и теплофизических свойств
подложки на моpфологию затвеpдевшей
частицы, ее высоту, размеp контактного
пятна и время полного затвеpдевания.
Результаты численных расчетов
удовлетворительно согласуются с данными
эксперимента.

Предложена модель спонтанной
кристаллизации тонкого слоя расплава
металла, приведенного в контакт с
массивной подложкой. С использованием
теории суммарной кристаллизации
Колмогорова данная модель позволяет
рассчитать распределение кристаллитов по
размерам по толщине слоя, что дает
возможность управлять микроструктурой
затвердевающего слоя путем выбора
соответствующих подложек.

Экспериментально исследованы термические
флуктуации при переходе от пузырькового
к пленочному кипению воды на проволочном
нагревателе и флуктуации формы струи при
истечении перегретой жидкости из сосуда
высокого давления. Обнаружено, что при
кризисе теплоотдачи на проволочном
нагревателе и при интенсивном объемном
вскипании в струе перегретой жидкости
спектр мощности флуктуаций имеет
расходящуюся по закону 1/f
низкочастотную составляющую (фликкер-
шум). Данный эффект обусловлен
протеканием в системе неравновесных
фазовых переходов: кризиса теплоотдачи
при переходе от пузырькового к
пленочному кипению и кризиса потока при
вскипании струи перегретой жидкости.

Исследованы способы управления тепловыми
режимами при пространственном обтекании
затупленного тела сверхзвуковым потоком
с одновременным использованием вдува
газа с поверхности пористого затупления
и перетекания тепла в материале
оболочки. Решение задачи в сопряженной
остановке позволило учесть влияние
неизотермичности стенки оболочки на
характеристики тепло- и массообмена в
пограничном слое. Показана эффективность
использования теплопроводных материалов
для снижения максимальных температур в
зоне завесы.