Главная – Журналы – Поиск по журналам

На основе системы уравнений газодинамики смеси молекулярных колебательно возбуждаемых химически реагирующих газов исследовано влияние присадки углекислого газа на устойчивость гиперзвукового пограничного слоя нейтрального азота на пластине. Расчеты выполнены для пяти вариантов состава смеси. Параметры стационарного течения рассчитывались на основе локально автомодельного приближения уравнений пограничного слоя. В рамках линейной теории устойчивости получены зависимости критических чисел Рейнольдса Re_δc и чисел Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода Re_xT* от молярной концентрации присадки. В частности, для 50 % смеси относительное возрастание обоих критериев по отношению к соответствующим значениям для смеси совершенных газов составляет приблизительно 53 %. При этом вклад диссоциации CO₂ в смещение зоны ламинарно-турбулентного перехода вдвое превышает вклад релаксации колебательных мод. Показано, что полученная зависимость Re_xT^* от молярной концентрации присадки коррелирует с соответствующими экспериментальными результатами группы профессора Х. Хорнунга.

Выполнено экспериментальное исследование течения в дискретно-шероховатом канале. Рассмотрено влияние относительной высоты поперечных выступов (в диапазоне от 2 до 10 % высоты канала) на характеристики турбулентности и процесс формирования течения в пристеночной области канала. Акцент в работе сделан на малые высоты выступов. Установлено, что при высоте выступов менее 5,5 % происходит кардинальное изменение пульсационных и пространственных параметров течения, а также меняется структура течения в отрывной области и механизмы формирования вихрей. Поперечный размер вихрей за выступами высотой 2 % превышает высоту выступа в два раза. Характерный пик в спектрах, соответствующий частоте срыва вихрей при полном проявлении шероховатости, при уменьшении высоты выступов постепенно вырождается, и основную роль в формировании вихрей начинают играть вертикальные маховые движения границы отрывной области.

Методами численного моделирования в трехмерной постановке выполнены расчеты газодинамики внутреннего электрода плазмотрона двухкамерной схемы при его «холодной» продувке. Получены пространственные распределения скорости газового потока, кинетической энергии турбулентности и давления в полости двухкамерного электрода с двумя завихрителями, обеспечивающими тангенциальный подвод плазмообразующего воздуха. Изменения скорости газа в поперечных сечениях дуговой камеры согласуются с ранее опубликованными данными «холодной» дымовой продувки двухкамерного плазмотрона с цилиндрической формой электрода. Установлено, что цилиндроконическая форма внутреннего электрода может приводить к сокращению начального ламинарного участка столба электрической дуги за счет расширения турбулентного участка при фиксированной средней ее длине. В экспериментах на плазмотроне с межэлектродной вставкой показано, что цилиндроконическая форма электрода приводит к увеличению напряжения в плазмотроне на 30 - 35 % по сравнению с электродом цилиндрической формы, что качественно подтверждает полученные расчетные данные о повышении кинетической энергии турбулентности и расширении турбулентного участка столба электрической дуги в плазмотроне двухкамерной схемы.

В статье рассматривается взаимосвязь излучательной способности (ИС) металлов V периода Периодической системы при плавлении с теплофизическими свойствами: коэффициент поверхностного натяжения (γ) и удельная теплоемкость (C_p). На основе собственных и частично заимствованных экспериментальных данных, а также теоретических расчетов по приближению Фута, выявлены закономерности изменения ИС в зависимости от электронной структуры и межатомных взаимодействий. Показано, что корреляция между ИС, γ и C_p носит сложный характер и определяется как общими тенденциями (например, увеличением ИС с ростом γ), так и спецификой электронной конфигурации отдельных элементов. Результаты работы подчеркивают важность учета периодичности и электронной структуры для возможного прогнозирования теплофизических свойств металлов при фазовых переходах.

Экспериментальное исследование гидродинамики полидисперсной пульпы актуально для задач алюминиевого производства. Развит метод матричной электроимпедансной диагностики, основанный на синхронной регистрации пространственного распределения параметров комплексной проводимости и диэлектрической проницаемости среды в узлах проволочной сетки. Метод позволяет изучать трехмерные течения многофазной модели. Основой измерительного комплекса является матричный сетчатый электроимпедансный датчик, состоящий из координатно-связанных наборов проводников, пересечения которых в пространстве образуют измерительные узлы системы. Трассер представляет собой жидкость с комплексной электропроводностью, отличной от основного потока. В процессе измерений динамически регистрируются импедансы в каждом трехмерном пространственном узле сетки, определяя параметры течения многофазных потоков. В результате исследований экспериментально показана возможность измерений процессов распространения примеси при перемешивания в жидкости с расширенным до 90 дБ динамическим диапазоном

Представлены экспериментальные результаты по диффузионному горению микроструи водорода, истекающей из сферы, обтекаемой потоком воздуха. Рассмотрены два предельных случая истечения горящей микроструи водорода: когда струя расположена в точке растекания потока на сфере и в противоположной точке, в корме сферы, где реализуются различные структуры отрывного течения. Исследованы три характерных режима скорости истечения микроструи водорода, позволяющие реализовать различные структуры горящей струи при нулевой скорости набегающего потока. Показано, как меняется топология и структура струи. Визуализация течения проведена с помощью тепловизора. Проведено сравнение с результатами, полученными с использованием теневого прибора.

Выполнено численное моделирование динамики распространения дисперсной фазы при вдуве газокапельной пристенной струи в спутный турбулентный воздушный нагретый поток при вариации массовой концентрации капель во входном сечении и их начального диаметра. При решении используется система осесимметричных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса (RANS) с учетом двухфазности течения. Для описания аэродинамики и тепломассопереноса в газовой и дисперсной фазах в основном применяется эйлеров подход. Лагранжев и полный лагранжев подходы используются в работе для дополнительной верификации разработанной математической модели. Показано существенное влияние массовой концентрации жидкости на профили концентрации частиц по сечению канала. Выполнено сравнение полученных результатов расчетов с использованием эйлерова и лагранжева описаний. Показана применимость обоих подходов для описания динамики и теплообмена двухфазной пристенной струи (отличие между двумя подходами не превышает 15 %)

Представлено численное исследование течения в тангенциальной вихревой камере с использованием нестационарных полных и осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье - Стокса. Рассмотрено пространственное течение вязкого несжимаемого газа (воздуха) при числе Рейнольдса Re = 3.4·10⁴. Проведен анализ распределений осевой и окружной компонент скорости, а также их пульсаций. Установлено, что решение полных уравнений Навье - Стокса обеспечивает распределение параметров в закрученном потоке, близкое к результатам экспериментальных измерений, тогда как модели турбулентности на основе гипотезы Буссинеска не позволяют численно воспроизвести динамику ограниченного закрученного потока.

Трехмерная структура течения в узких зазорах между стержнями тепловыделяющих сборок (ТВС) оказывает определяющее влияние на коэффициенты тепломассопереноса, которые, в свою очередь, задают производительность ТВС. В работе впервые проведены измерения мгновенных трехмерных полей скорости в модели периферийной ячейки ТВС с помощью метода Tomographic PIV с высоким временным разрешением. Эксперименты выполнены при числе Рейнольдса Re = 2100. Проведенное с помощью метода TR-Tomo PIV исследование позволило охарактеризовать трехмерную структуру и динамику течения в узком зазоре периферийной ячейки ТВС. На основе полученных данных рассчитаны компоненты вектора завихренности в объеме потока. Показано, что ключевым механизмом, ответственным за генерацию экстремальных значений продольной завихренности, являются поперечные колебания потока. Данные колебания носят квазипериодический характер (Sh = 0.091) и чередуются с фазами стабилизации, для которых характерно прямоточное течение.

Экспериментально изучено новое обнаруженное явление - внезапный разлет зерен крахмала при резком понижении окружающего давления. Целью исследования является определение механизма этого явления. Указанный эффект наблюдался для различных типов крахмала: картофельного, кукурузного и рисового. Установлено, что влажность крахмалов - основной параметр, определяющий возникновение данного явления. Результаты экспериментов показали, что разлет зерен происходит за счет реактивной силы, возникающей при испарении и выбросе воды из крахмальных зерен. Причиной выброса является подъем давления паров воды внутри крахмальных зерен вследствие достижения фазового перехода воды при понижении внешнего давления. Полученные данные могут быть полезны для дальнейших исследований в области материаловедения и биотехнологий, а также для разработки новых методов исследования свойств крахмальных материалов.