Главная – Журналы – Поиск по журналам

Развитие концепции многоразового применения аэрокосмической техники приводит к ужесточению требований к надежности эксплуатации энергоустановок и летательных аппаратов в целом. Важнейшей проблемой является достижение безотказного функционирования всех элементов энергоустановок аэрокосмической техники в условиях высоких тепловых нагрузок. В таких энергоустановках применяются углеводородные топлива, обладающие повышенной стойкостью к образованию отложений продуктов неполного окисления. Благодаря совершенствованию технологий производства синтетических топлив на основе биосырья повышается доступность топлив с пониженным или нулевым углеродным следом. Синтетическое топливо или его компоненты отличаются от нефтяного топлива по составу и, следовательно, свойствам. Применение топлив, содержащих синтетические компоненты, требует исследования их физико-химических свойств, в том числе теплофизических характеристик. Настоящая работа посвящена экспериментальным исследованиям термостабильности, хладоресурса и воспламеняемости высокоплотного углеводородного горючего (ВУГ) нового поколения. Показано, что ВУГ может эксплуатироваться при температуре до 300 °С при отсутствии отложений или их допустимом количестве. Проведено экспериментальное исследование периода индукции воспламенения ВУГ в диапазоне давлений 14 - 16 бар, температуры 1000 - 1500 K и коэффициента избытка окислителя 0,5 - 3 с помощью ударной трубы.

Методом лазерной вспышки измерена температуропроводность (α) твердых магний-литиевых сплавов с содержанием лития X_Li = 5, 10, 17, 21 и 25 ат. % в интервале температур 300 - 680 K. По результатам экспериментов рассчитана теплопроводность (λ) исследуемых сплавов и проведено сопоставление с литературными данными по λ других составов. Оцениваемые погрешности полученных данных составили 3,0 - 3,4 и 2,0 - 2,4 % для λ и α соответственно. Показано, что добавление лития к магнию существенно снижает его теплопроводность, причем с увеличением концентрации Li до X_Li = 32 ат. % величина λ сплава уменьшается сильнее. Для составов Mg₉₅Li₅ и Mg₇₅Li₂₅ выявлены аномальные особенности на температурных зависимостях λ(T) и α(T) в виде излома в области температур 310 - 330 K, как у сплава Mg₇₀Li₃₀. На основании рассчитанных и литературных данных построены концентрационные зависимости теплопроводности системы Mg-Li для интервала концентрации X_Li = 0 - 32 ат. %.

Предлагается усовершенствование нового экспериментального метода определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) термоанемометрической системы с помощью короткоимпульсного лазерного воздействия на чувствительный элемент датчика. Учтены ошибки предыдущей работы. Получены АЧХ термоанемометра постоянного сопротивления с ниточным датчиком, проведено сравнение со стандартной методикой определения АЧХ.

В работе представлены результаты исследования влияния каталитического окисления водорода на теплоперенос в импактной струе при наличии химической активности на поверхности образца. Показано, что с увеличением процентного содержания водорода в смеси с воздухом наблюдается не только рост интенсивности теплообмена, но и расширение зоны реакций. Также отмечается, что в случае химически активной струи возникают пульсации температуры на поверхности (примерно 6 %), связанные с протеканием каталитических реакций окисления водорода. При этом вид зависимости распределения функции обобщенной температуры от радиуса на поверхности практически один и тот же для всех вариантов с гетерогенными химическими реакциями. Исключение составляет случай с молярным содержанием водорода в струе 2 %, когда имеются области с величиной тепловыделения от реакций ниже теплоотдачи при конвективном теплообмене с нереагирующим потоком.

Численно исследована импактная струя с пассивным управлением перемешиванием и теплообменом при помощи решетки на входе. Показано, что локальное число Нуссельта в точке торможения на нагретой поверхности, с которой сталкивается струя, и число Нуссельта, осредненное по области с интенсивным теплообменом, увеличиваются с ростом числа Рейнольдса по степенному закону, отвечающему эмпирической аппроксимации. Установлено, что наложение решетки, особенно фрактальной формы, заметно усиливает перенос тепла в центральной части струи. Проведено сравнение результатов измерений с обнаруженными в расчетах эффектами и определены перспективы дальнейших исследований.

Проведена оптическая диагностика пространственной структуры крупных вихрей в ближней зоне турбулентной струи (при Re = 5000), истекающей из сопла круглой формы, в случае организации соосных периодических возмущений потока через кольцевые щели на кромке сопла и через отверстия на внутренней поверхности сопла в поперечном направлении. Внешнее воздействие привело к быстрой турбулизации потока вблизи кромки сопла за счет генерации крупных вытянутых тороидальных вихрей для соосных возмущений, а также вследствие существенной перестройки потока c быстрым разрушением ядра струи в случае возмущения в поперечном направлении.

Для детального исследования теплообмена воды и водяного пара при высоком давлении была создана и испытана полновысотная модель узла смешения потоков теплообменивающихся сред (СППВ). Результаты испытаний показали, что недогрев питательной воды до температуры насыщения на выходе из модели СППВ не превышает 1 и 2 °С при двух- и однотарельчатом выполнении водораздающего узла модели соответственно. Использование капельной модели предпочтительно для теплового расчета отсека нагрева СППВ.

Представлены результаты численного моделирования пристенной газовой завесы с соплом в виде каверны треугольного сечения, содержащей уступ. Течение за уступом приводит к отрыву основного потока и образованию когерентных вихревых структур с фиксированной частотой схода в области смешения со струей охладителя. Эти вихревые структуры при взаимодействии со стенкой приводят к улучшению растекания охладителя в горизонтальном направлении и хорошему прижатию струи к поверхности при высоких числах вдува. Треугольная форма сечения каверны способствует ослаблению генерации продольных вихрей, отрывающих пристенный поток от поверхности. Исследования проводились в широком диапазоне параметров вдува охладителя. Условия на стенке предполагались адиабатическими. Определен диапазон параметров вдува, при которых данная конфигурация может иметь практические применения. Предложенная система имеет выделенную частоту схода вихрей, чувствительна к внешнему воздействию на этой частоте, поэтому является потенциальным кандидатом для реализации активной системы управления характеристиками завесы.

Представлены экспериментальные результаты исследования процессов горения при одноочаговом и двухочаговом искровом инициировании стехиометрической пропан-кислородной смеси в трубках длиной 170 - 860 мм с внутренним диаметром 5 мм. Обнаружено, что в области между двумя очагами инициирования происходит вначале торможение встречных фронтов горения, а затем их ускорение. Эти процессы развиваются за счет генерации встречных газодинамических потоков и сопровождаются взаимным разгоном очагов в виде «искровых плазмоидов», активизирующих горение. Экспериментально показано, что электроразрядные искровые плазмоиды являются определяющими физическими элементами в процессах инициирования и горения пропан-кислородной смеси в трубках.

При определенных условиях переход к турбулентности может сопровождаться возникновением локализованных турбулентных структур, известных как паффы. Паффы представляют собой области турбулентности, окруженные ламинарным течением, и их поведение значительно зависит от числа Рейнольдса (Re). В представленном исследовании изучается влияние начальных условий течения на формирование паффов в круглых трубах различной длины с использованием прямого численного моделирования (DNS) при фиксированном числе Рейнольдса Re ≃ 2200. Из литературы известно, что при числах Рейнольдса около Re ≃ 2000 одиночные паффы формируются как метастабильные структуры с возможностью распада или сохранения, а при Re > 2300 паффы взаимодействуют, образуя более сложные и стабильные конфигурации, такие как двойные и тройные паффы. Устойчивым принято называть пафф, время жизни которого значительно превышает характерное время в данной системе, обычно определяемое как отношение длины рассматриваемой области к значению осевой скорости в ламинарном участке течения. При этом известно об увеличении количества устойчивых паффов с ростом числа Рейнольдса, в то время как вопрос повторяемости конфигурации течения при одном и том же числе Рейнольдса остается открытым. Полученные данные имеют важное значение для прогнозирования и контроля турбулентности в различных инженерных приложениях.