Влияние крупномасштабных возмущений в потоках сжимаемого газа на процессы тепломассообменаНИР

Influence of large-scale disturbances in compressible gas flows on heat/mass transfer processes

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 23 апреля 2019 г.-31 декабря 2019 г. Влияние крупномасштабных возмущений в потоках сжимаемого газа на процессы тепломассообмена
Результаты этапа: Проект направлен на теоретическое и экспериментальное исследование возможности существенной интенсификации процессов тепломассообмена и энергоразделения в потоке сжимаемого газа при наличии крупномасштабных возмущений, к которым относятся нестационарные вихревые течения, конденсация компонент высокоскоростного газового потока, а также вдув/отсос рабочего тела на протяженных участках обтекаемых поверхностей при наличии/отсутствии градиента давления. В первый год исследований выполнены следующие работы. Рассмотрены две задачи нестационарного обтекания тел вязким совершенным газом: (i) обтекание пары круговых цилиндров, центры которых смещены поперёк потока на расстояние H, и (ii) обтекание эллиптического цилиндра с коэффициентом сжатия K. Поставлены двумерные начально-краевые задачи для полных уравнений Навье-Стокса в рамках модели вязкого совершенного газа с постоянными коэффициентами удельной теплоемкости, вязкости и теплопроводности. Построены численные решения указанных задач на основе стабилизированного метода конечных элементов при числах Рейнольдса Re≤1000, Маха 0.1≤M≤0.5 и Прандтля Pr=0.72. Геометрические параметры задачи H, K менялись в пределах: 1.1≤H/D≤5, 0.1≤K≤10, где D – диаметр цилиндра. Расчеты проводились на суперкомпьютерах “Ломоносов” и “Ломоносов-2” суперкомпьютерного комплекса МГУ им. М.В. Ломоносова. В следе можно выделить две области пониженных значений осредненной по времени полной энтальпии газа, расположенных в области формирования вихрей и в сформировавшемся следе. Механизмы, ответственные за перераспределение энергии в этих областях, различны и связаны как с развитием рециркуляционных зон вблизи поверхности тела, в которых существенно действие вязких сил, теплопроводности и нестационарности течения, так и со структурой развитого вихревого следа, в котором для описания процесса перераспределения полной энтальпии достаточно учитывать только нестационарность потока. Наличие второго цилиндра позволяет повысить эффективность разделения полной энтальпии газа как в первой, так и во второй области. Результат немонотонно зависит от расстояния между цилиндрами, что связано со сменой режимов интерференции следов. Получено, что минимальные значения нормированной полной энтальпии в области формирования вихрей, а также наиболее интенсивное проявление эффекта Эккерта-Вайса достигаются при нерегулярном взаимодействии следов (например, при значениях параметров H/D≈1.5, Re=1000 и M=0.4), когда попеременно, на протяжении длительных интервалов по времени, наблюдается явная несимметрия схода вихрей – ближний след за одним цилиндром существенно шире, чем за другим. При этом в развитом следе область “холодного газа” оказалась наиболее ярко выражена при минимальном рассмотренном расстоянии между цилиндрами (H/D=1.1). Влияние коэффициента сжатия эллиптического цилиндра на тепловую структуру потока связано, в первую очередь, с изменением интенсивности срывающихся вихрей и структуры вихревого следа (продольных и поперечных расстояний между вихрями). Показано, что при уменьшении длины поперечной оси эллипса эффективность разделения полной энтальпии в следе падает; при уменьшении продольной оси – растет. Построена обобщенная модель высокоскоростного сжимаемого двухфазного (газокапельного) пограничного слоя на плоской стенке с учетом возможных фазовых переходов (испарения и конденсации) на поверхности капель и образования жидкой пленки на обтекаемой поверхности. Для описания внешнего (невязкого) течения построена квазиодномерная модель сверхзвукового течения газа с каплями при наличии фазовых переходов (испарения и конденсации) в расширяющемся плоском канале заданного сечения. Для смеси «воздух - водяные капли» проведены параметрические численные расчеты внешнего двухфазного течения в канале, расширяющемся по линейному закону, при различных условиях (рассогласовании скоростей и температур фаз, числовой концентрации и размере капель, температуре и давлении газа) в начальном сечении канала. Исследовано влияние конденсации капель на изменение давления в канале. Разработана численная схема для расчета уравнений двухфазного пограничного слоя с учетом как испарения, так и конденсации капель. Построена асимптотическая модель, описывающая течение жидкой пленки, возникающей на обтекаемой поверхности за счет осаждения капель под действием боковой силы Сэфмана. В настоящее время проводятся отладочные расчеты течения в двухфазном пограничном слое при различных градиентах давления во внешнем потоке с учетом испарения и конденсации жидкой фазы и наличия жидкой пленки. Создана математическая модель течения газа в пограничном слое с теплообменом на проницаемой стенке при наличии вдува или отсоса газа. Разработан алгоритм и программа для численного решения задачи теплообмена в пограничном слое на стенке в дозвуковом и сверхзвуковом потоках газа при сложных граничных условия. Проведены тестовые расчеты. На данном этапе исследований численно решены две задачи течения и теплообмена для сжимаемого ламинарного (с целью исключить влияние турбулентности на характеристики теплообмена) пограничного слоя на проницаемой пластине. 1. Проведено численное исследование ламинарного сжимаемого пограничного слоя на проницаемой пластине с отсосом газа на стенке при наличии продольного градиента давления. Для течения с ускорением на непроницаемой пластине коэффициент восстановления температуры близок к известной в литературе величине r=Pr^0.5. В случае отсоса газа на стенке адиабатная температура стенки стремится к температуре торможения набегающего потока, а коэффициент восстановления температуры стремится к единице. Режим асимптотического отсоса наступает только при интенсивном отсосе газа из пограничного слоя. 2. Проведено численное исследование ламинарного сжимаемого пограничного слоя на проницаемой пластине с однородным вдувом для чисел Прандтля газа Pr < 1. Рассмотрены режимы, при которых температуры вдуваемого газа ниже адиабатной температуры непроницаемой стенки при заданных параметрах основного потока. Получено, что: на некотором расстоянии от начала вдува температура проницаемой стенки становится ниже температуры вдуваемого газа. При этом температура проницаемой стенки проходит через минимум в данной области. Этот минимум с уменьшением температуры вдуваемого газа смещается к сечению критического вдува, и при некоторой температуре вдуваемого газа совпадает с ним. Для этого случая вводится величина критической адиабатной температуры проницаемой стенки. Для этой величины получена критериальная зависимость от чисел Прандтля и Маха, которая позволяет оценить диапазон температур вдуваемого газа, при котором возможно существование данного эффекта. В рамках экспериментального исследования произведена модернизации системы подготовки влажного воздуха. С этой целью закуплены парогенератор автоматический электрический ТЭНовый, предназначенный для выработки насыщенного водяного пара с температурой до 158 ° С и давлением выше атмосферного и - пароперегреватель электрический, предназначенный для перегрева пара выше температуры насыщения ( до 250 ° С). Произведен монтаж и включение данного оборудования в общую систему экспериментальной установки. Произведены пуско-наладочные испытания. В осесимметричных конических каналах с одинаковыми углами раскрытия, но разными значениями диаметров критического сечения (5,7 и 10 мм), проведены тестовые экспериментальные исследования по влиянию продольного градиента статического давления на величину адиабатной температуры стенки при сверхзвуковом течении влажного воздуха в случае возникновения скачков конденсации. Эксперименты проводились в диапазоне температуры 25-55 С и начальном давлении смеси 1.75, 2.0, 3.0 и 3.25 атм. При данных условиях начальное влагосодержание во влажном воздухе изменялось от 0.7 до 30 г/кг. Для каждого режима измерены распределения статического давления на стенке канала вдоль его длины, а также температура стенки канала (тепловизором). Наличие/отсутствие скачка конденсации регистрировалось по отклонению профиля статического давления от профиля, измеренного для случая течения сухого воздуха.
2 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Влияние крупномасштабных возмущений в потоках сжимаемого газа на процессы тепломассообмена
Результаты этапа: -- Полная энтальпия однородного потока перераспределяется за обтекаемым теплоизолированным телом таким образом, что в области формирования вихрей и в центральной части развитого следа происходит охлаждение газа в терминах температуры торможения. Это явление энергоразделения также наблюдается в осредненном по времени течении и может приводить к тому, что температура восстановления в кормовой части тела становится ниже статической температуры набегающего потока (эффект Эккерта-Вайса или эффект «аэродинамического охлаждения»). С помощью численного решения уравнений Навье–Стокса изучено разделение энергии в следе, эффект Эккерта–Вайса и их чувствительность к интерференции потока за парой цилиндров. Рассмотренные расстояния между цилиндрами охватывают ключевые режимы интерференции: одиночные вихревые дорожки, бистабильные режимы и режимы с синхронным срывом вихрей. Получено, что первый и второй режимы усиливают эффективность разделения энергии в следе и интенсивность эффекта Эккерта–Вайса соответственно. В развитом следе показана отчетливая связь между вихревой структурой и перераспределением полной энтальпии, а также получено ограничение интенсивности этого перераспределения, обусловленное дефектом скорости. Выяснена связь эффекта Эккерта–Вайса с процессом вихреобразования. Так, охлаждение газа за телом в основном происходит из-за пониженного давления в формирующихся вихрях (и их движения вблизи поверхности тела к центральной части следа), т.е. среди механизмов изменения полной энтальпии в жидких частицах флуктуации давления оказываются наиболее значимыми. Противоположный эффект оказывает вовлечение нагретого газа в зазор между телом и сходящим в след сформировавшимся вихрем. Интенсивность эффекта Эккерта-Вайса определяется балансом между охлаждением и нагревом в результате этих двух процессов. -- Построена двухжидкостная математическая модель сверхзвукового течения газокапельной смеси в плоском расширяющемся канале с учетом роста капель за счет конденсации пара в области за скачком конденсации. Численно исследована структура течения как в невязком ядре потока, так и в двухфазном пограничном слое. Рассмотрен диапазон параметров, в котором зона спонтанной конденсации (“скачок конденсации”) достаточно узка, и сразу за этим скачком параметры фаз практически достигают термодинамического равновесия. Ниже по течению радиус капли продолжает расти из-за расширения потока и дальнейшей конденсации пара. Основное исследование проводится в области течения, где капли становятся уже достаточно инерционными и происходит рассогласование скоростей и температур фаз, поэтому для адекватного моделирования полей скорости и температуры обеих фаз используется двухскоростная и двухтемпературная модель вложенных континуумов. В дополнение к стоксовой силе сопротивления учитывается подъемная сила Сэфмана, действующая на капли в пограничном слое. Сила Сэфмана приводит к осаждению капель и образованию тонкой пленки жидкости на стенках канала. Проведен параметрический численный анализ структуры двухфазного течения в области невязкого течения и в пристеночном пограничном слое, проанализировано влияние фазовых переходов (конденсации и испарения капель, а также образования пленки) на снижение равновесной температуры адиабатической стенки канала. Показано, что в ядре потока температура газа немонотонна вдоль оси сопла из-за противоборства двух физических механизмов: падения давления, связанного с расширением и ускорением потока, и тепловыделения, связанного с конденсацией капель. В начальной области канала температура понижается, а затем, пройдя через минимум, начинает расти. С увеличением исходной массовой концентрации капель от 10-3 до 10-2 и выше минимальная температура в сопле резко возрастает. Наиболее интенсивная конденсация и максимальный рост радиуса капель наблюдаются при достаточно малых массовых концентрациях капель в каналах с достаточно быстрым расширением. Скорость роста радиуса капли (а также максимальный радиус капель) увеличиваются с увеличением коэффициента расширения канала и коэффициента скорости фазового перехода. Равновесная температура адиабатической стенки существенно зависит от режима течения в пристеночной области: (i) на масштабах, где существует пленка, температура стенки равна температуре капель сразу за скачком конденсации; (ii) ниже по течению, где жидкая пленка может полностью испариться, влияние капель на снижение температуры адиабатической стенки возрастает с уменьшением числа Маха и увеличением начальной концентрации капель. Длина области существования пленки зависит от числа Маха потока, коэффициента при силе Сэфмана, массовой концентрации капель, а также от параметра, характеризующего скорость испарения на поверхности пленки. Проведенное параметрическое исследование показало, что пленка может образовываться на стенках канала в достаточно широком диапазоне определяющих параметров, если только число Маха не слишком велико. Пленка не образуется при очень малых массовых концентрациях капель, а также при относительно малых значениях параметра, характеризующего вклад силы Сэфмана. Кроме того, чем больше значение числа Маха, тем быстрее жидкость испаряется с поверхности стенки канала. При начальных значениях массовой концентрации капель порядка процента, в зависимости от числа Маха и других параметров, снижение адиабатической температуры стенки по сравнению с таковой в потоке чистого газа может достигать нескольких десятков процентов. Несмотря на очевидные ограничения рассматриваемой схематической математической модели, не учитывающей возможные эффекты турбулентности и неустойчивости пленки, результаты численного моделирования для расширяющегося канала свидетельствуют о том, что спонтанная конденсация в достаточно влажном воздухе может существенно снизить температуру адиабатической стенки канала. Следовательно, использование процесса капельной конденсации в расширяющихся каналах может быть перспективным методом повышения эффективности безмашинного энергоразделения в газовых потоках с повышенной влажностью. Проведены экспериментальные исследования по влиянию начальной закрутки сверхзвукового потока на интенсификацию теплообмена при течении сухого и влажного воздуха. Использовалось два лопаточных завихрителя лопатки, которого были спрофилированы по закону постоянной циркуляции и по закону вращения твердого тела, степень закрутки S=0.5. Эксперименты проводились в диапазоне температуры 36-55 С и начальном давлении смеси 3.0 атм. При данных условиях начальное влагосодержание во влажном воздухе изменялось от 0.7 до 37 г/кг. Для каждого режима измерены распределения статического давления на стенке канала вдоль его длины, а также температура стенки канала (тепловизором). Наличие/отсутствие скачка конденсации регистрировалось по отклонению профиля статического давления от профиля, измеренного для случая течения сухого воздуха. Полученные данные сравнивались с результатами исследований, проведенных в том же канале без начальной закрутки потока. На данном этапе зафиксировано, что при течении сухого воздуха начальная закрутка сверхзвукового потока не приводит к интенсификации теплообмена за счет снижения локальной величины адиабатной температуры стенки. В то время как при течении влажного воздуха возможна интенсификация теплообмена в области сверхзвуковых скоростей за счет снижения величины адиабатной температуры стенки.
3 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Влияние крупномасштабных возмущений в потоках сжимаемого газа на процессы тепломассообмена
Результаты этапа: I. Путем численного решения уравнений Навье–Стокса изучено влияние формы обтекаемого эллиптического цилиндра на степень охлаждения (снижение температуры торможения) газа в следе, а также эффективность управления распределением полной энтальпии вблизи неподвижной стенки с помощью внесения в поток кругового цилиндра. В центральной части развитого следа за плохообтекаемыми телами происходит более интенсивное (по сравнению с телами лучшей обтекаемой формы) падение кинетической энергии из-за увеличения циркуляции срывающихся вихрей и поперечного расстояния между ними. При этом из-за сильного разрежения в области формирования вихрей за такими телами происходит падение температуры (внутренней энергии) в вихревых ядрах. В результате энергоразделение за плохообтекаемыми телами оказывается на порядок более эффективным, чем за хорошо обтекаемыми. Показано, что явление может быть качественно описано с помощью идеализированных моделей на основе поля скоростей в развитом следе. Однако из-за неучета перераспределения полной энтальпии при вихреобразовании в подобных моделях, они могут приводить к недостаточно точным результатам в вихревых ядрах. Численные расчеты показали, что воздействие на распределение полной энтальпии вблизи стенки канала с помощью внесения кругового цилиндра в поток малоэффективно – по мере приближения обтекаемого тела к стенке интенсивность энергоразделения падает. Это объясняется тем, что действие основного механизма (пульсации давления, вызванные срывающимися с тела вихрями), отвечающего за возникновение существенно охлажденных областей газа в следе, ослабевает: чем ближе тело к стенке, тем меньше интенсивность вихревого следа и амплитуда пульсаций давления. II. Параметрические численные расчеты газокапельного течения в двухфазном пограничном слое на стенке расширяющегося канала за зоной спонтанной конденсации подтвердили качественные результаты, полученные на предыдущем этапе работы: равновесная температура адиабатической стенки полностью определяется режимом течения в пристеночной области. При выпадении капель на стенку за счет боковой силы Сэфмана на масштабах, где существует жидкая пленка, температура стенки равна температуре капель непосредственно за скачком конденсации, а ниже по течению, где жидкая пленка может полностью испариться, эффект снижения равновесной температуры стенки усиливается с уменьшением числа Маха и увеличением начальной концентрации капель. Подтвержден основной количественный вывод для равновесной температуры адиабатической стенки: при начальных значениях массовой концентрации капель за скачком конденсации порядка процента, в зависимости от числа Маха и других параметров, снижение адиабатической температуры стенки по сравнению с соответствующей температурой в потоке чистого газа может достигать нескольких десятков процентов. Изучены различные типы скачков уплотнения в газокапельных потоках с испаряющимися каплями: прямой скачок, косой скачок, а также отражение косого скачка уплотнения от плоской стенки. Выведены обобщенные соотношения Рэнкина-Гюгонио на таких скачках, связывающие равновесные параметры двухфазного потока до и после волны. Обнаружено, что возможны два различных случая: 1) капли в зоне релаксации за ударной волной в газе полностью испаряются, и за волной течение становится однофазным; 2) капли испаряются частично, и фазы достигают нового состояния равновесия. Установлено, что в газокапельном потоке с испаряющимися каплями возможно существование волн с полной дисперсией, когда газодинамический разрыв отсутствует, а волна представляет собой область непрерывного увеличения давления газа и изменения других параметров несущей и дисперсной фаз. При этом параметры до и после волны связаны обобщенными соотношениями Рэнкина – Гюгонио. Найдены диапазоны безразмерных определяющих параметров (числа Маха и относительной массовой концентрации капель), соответствующие прямым и косым волнам с полной/частичной дисперсией, с полным/неполным испарением капель за волной. С использованием обобщенных соотношений Рэнкина-Гюгонио найдены границы существования решений, соответствующих следующим различным режимам: 1) полное испарение капель за падающей волной, 2) за падающей волной капли испаряются частично, за отраженной волной - полностью, 3) неполное испарение за отраженной волной. Найдены десять различных вариантов регулярного отражения скачка уплотнения от стенки, которые соответствуют различным комбинациям полного/неполного испарения капель за падающим/отраженным скачком и вырождения одного или обоих скачков в волну с полной дисперсией. Определены диапазоны параметров (числа Маха, угла между стенкой и падающим скачком и массовой концентрации капель), при которых реализуется каждый из 10 возможных вариантов, а также условия возникновения маховского отражения и исчезновения отраженных волн. III Создана математическая модель течения газа в пограничном слое с теплообменом на проницаемой стенке при наличии вдува или отсоса газа; разработан алгоритм и программа для численного решения задачи теплообмена в пограничном слое на стенке в сверхзвуковом потоке газа при наличии продольного градиента. Проведены тестовые расчеты сверхзвукового турбулентного пограничного слоя на непроницаемой теплоизолированной пластине с продольным положительным градиентом давления (ПГД), который был реализован за счет линейного уменьшения числа Маха по длине, в диапазоне изменения параметров градиента β=0÷20, К=-10^-8÷10^-5 для четырех законов изменения числа Маха M1/M2=1.5/1; 2/1; 2.5/1; 3/1 в сравнении с дозвуковым течением на пластине (М=0.06). Получены зависимости для коэффициента трения от числа Re по толщине потери импульса Cf(Re**), относительного коэффициента трения от числа Маха Cf/Cf0(M), которые находятся в удовлетворительном согласовании с известными экспериментами. Влияние градиента давления на коэффициент восстановления температуры r(β) слабое и не превосходит точности измерений r=0.88±0.02. Проведено численное исследование турбулентного пограничного слоя на проницаемой теплоизолированной пластине в сверхзвуковом потоке с ПГД, который, как и в случае течения на непроницаемой пластине, был реализован за счет уменьшения числа Маха по длине, для четырех законов изменения числа Маха M1/M2=1.5/1; 2/1; 2.5/1; 3/1, в диапазоне изменения параметра β=0÷120, интенсивности вдува (отсоса) jw=-0.03÷0.03 (параметр проницаемости bm=-3÷4), числа Рейнольдса до Rex=10^7. Получены расчетные данные изменения коэффициента трения, адиабатной температуры стенки по длине Cf(Rex), Taw(Rex). Получено обобщение относительной величины коэффициента трения Cf/Cf0(β) по параметру β =20÷120 для интенсивности вдува jw=0.001÷0.003. Отмечено существенное влияние ПГД на течение на проницаемой стенке со вдувом и заметное ослабление влияния проницаемости на коэффициент восстановления температуры в потоке с ПГД по сравнению с безградиентным потоком на примере зависимости r(bm) для законов изменения числа Маха набегающего потока по длине пластины M1/M2=3/1 и M=const=3. Проведено численное исследование сжимаемого ламинарного пограничного слоя на проницаемой пластине с однородным вдувом. Расчеты проведены в диапазоне изменения числа Прандтля газа Pr=0.1÷1, температур торможения набегающего потока Te*=400÷600 K, температур вдуваемого газа Twcr<Tj<Taw0 , чисел Маха М=3÷5 и Рейнольдса Rex до 10^8. Была уточнена полученная авторами ранее [критериальная зависимость K от чисел Прандтля, Маха и температуры торможения, позволяющая оценить диапазон температур вдуваемого газа Tj, при котором возможно существование минимума температуры проницаемой стенки Tw. Проведен сравнительный анализ двух режимов течения на проницаемой пластине в сверхзвуковом потоке аргона Ar: режима отсоса аргона на стенке и режима инородного вдува гелия в сверхзвуковой поток аргона. В обоих случаях за проницаемым участком следовал участок непроницаемой теплоизолированной пластины. Расчеты проведены в диапазоне изменения числа Прандтля Pr=0.18÷0.7 для режима инородного вдува, Pr=0.7 – для режима отсоса, числа Маха M=1÷3, интенсивности вдува/отсоса jw=±0÷0.01. В случае отсоса проницаемая стенка полагалась теплоизолированной, в случае инородного вдува – вдув осуществлялся с заданной температурой Tj=250÷450 K. При отсосе газа адиабатная температура проницаемой стенки Taw и коэффициент восстановления r возрастают для чисел Pr<1, тем сильнее, чем ниже число Прандтля газа набегающего потока. При наступлении асимптотического отсоса на стенке адиабатная температура стенки становится равна температуре торможения потока Taw=Te*, а коэффициент восстановления - r=1. При инородном вдуве на проницаемой стенке в диапазоне температур вдуваемого газа Tj<Taw* образуется область, в которой температура стенки Tw ниже как величины Taw*, так и Tj. С уменьшением значения Tj минимум Tw смещается в сторону сечения критического вдува, концентрация гелия на стенке растет до значения Сw=1 при критическом вдуве, число Pr смеси He-Ar имеет минимум который в первом приближении совпадает с минимумом температуры стенки Tw. На участке непроницаемой теплоизолированной стенки, следующей за проницаемой, для обоих режимов температура стенки Tw резко снижается, достигая минимального значения, величина которого не зависит от интенсивности вдува/отсоса, но зависит от температуры вдуваемого газа. При этом механизм образования зоны с пониженной температурой стенки разный. Для режима отсоса газа – это ламинаризация пограничного слоя на проницаемой стенке при интенсивном отсосе с выходом на режим асимптотического отсоса, для режима инородного вдува – падение на непроницаемой стенке концентрации вдуваемого гелия Cw(He) с максимального значения в конце участка вдува, в следствие чего зависимость числа Прандтля смеси He-Ar на стенке так же имеет минимум, координата которого, как и в случае с проницаемой стенкой, в первом приближении совпадает с координатой минимума температуры стенки. Таким образом, для режима инородного вдува в принятой постановке возможно образование двух зон (на проницаемом и на непроницаемом участке) с температурой стенки Tw, ниже как адиабатной температуры непроницаемой стенки Taw*, так и температуры вдуваемого газа Tj. Данный результат может найти применение в исследованиях по теплозащите стенок высоконагруженных элементов энергоустановок. IV Проведено сравнительное экспериментальное исследование влияние интенсификаторов теплообмена – осесимметричного уступа и сферических лунок на величину адиабатной температуры стенки в сжимаемом потоке влажного воздуха. Распределение параметров (статического давления, температуры стенки) в канале с осесимметричным уступом сравнивалось с распределением в цилиндрическо-коническом канале. Оба канала имели одинаковую степень расширения 2.04 и одинаковые длины соответствующих участков. Сравнения проводились при идентичных начальных параметрах потока (RH = 1…95%, температура торможения T_0^*=25.5;35.7;46.7±0.3 ℃, давление торможения P_0^*=300±3 kPa.) . Сравнительные исследования влияния лунок проводились в плоских каналах. Каналы имели одинаковый профиль и состояли из двух участков – постоянной ширины 18 мм и, следующего за ним, расширяющегося (угол раскрытия 3.9 град). Лунки располагались расширяющейся части одного из каналов (шаг в продольном направлении 10 мм, в поперечном 8 мм, диаметр сферы 13.6 мм, диаметр пятна 4 мм, глубина лунки 0.3 мм). Сравнения проводились при идентичных начальных параметрах потока (RH = 20…95%, температура торможения T_0^*=46.7±0.3 ℃, давление торможения P_0^*=250±3 kPa.) Получены следующие результаты: Минимальные значения статического давления и температуры достигаются в непосредственной окрестности за осесимметричным уступом, тогда как в цилиндрическо-коническом канале минимальные значения этих параметров достигаются на выходе из конического участка. В цилиндрическо-коническом канале область скачка конденсации явно выражена отклонением распределения статического давления и температуры стенки от распределения, полученного для случая течения «сухого» воздуха и смещается с ростом начальной влажности в сторону меньших чисел Маха. В канале с уступом конденсация во всех случаях происходит непосредственно за уступом. С ростом начальной влажности температура стенки начинает расти сразу за уступом и растет на всей длине канала, за уступом рост относительно режима сухого воздуха больше, чем у выхода из канала. Тогда как в цилиндрическо-коническом канале картина иная: максимальный прирост температуры стенки наблюдается в области конденсации и далее он снижается, доходя до отрицательных значений в области выхода из конического участка, причем область отрицательных значений возникает при RH≈70% и распространяется с дальнейшим ростом RH. При идентичных величинах начальной относительной влажности RH прирост температуры стенки в канале с уступом практически не зависит от начального влагосодержания d. Тогда как в цилиндрическо-коническом канале рост начального влагосодержания при постоянном RH существенно влияет на прирост температуры стенки. В плоском канале со сферическими лунками изменение средней температуры стенки с ростом начальной влажности качественно идентично изменению этой величины в канале без лунок. Локальные распределения температуры отличаются в пределах 2-4 С.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".