ИСТИНА

Задача нахождения коэффициента восстановления температуры является актуальной в современной теории тепломассообмена. Этот параметр является одним из определяющих при проведении инженерных расчётов обтекания теплонапряженных поверхностей сжимаемыми потоками газа. Подобного рода задачи встречаются при расчете камер сгорания и систем охлаждения газотурбинных энергоустановок, сопел форсажных камер авиационных и ракетных двигателей, спускаемых аппаратов космических объектов после входа в атмосферу, ракет-носителей при выведении спутников, многоразовых космических кораблей и врывающихся в атмосферу на огромных скоростях метеоритов и болидов. Сочетание различных факторов воздействия на коэффициент восстановления температуры позволяет влиять на температуру стенки, что важно в применении к различного рода теплообменным устройствам и системам газодинамического энергоразделения потоков. К подобным факторам воздействия на коэффициент восстановления относятся: пористый вдув, отсос пограничного слоя, системы скачков уплотнения, различные виды рабочих тел, облунение поверхности, течение с градиентом давления и другие. Данных о влиянии на коэффициент восстановления температуры большинства перечисленных факторов, а также их сочетания, на сегодняшний день в литературе не имеется.

Методами тепловизионной съемки и оптической визуализации экспериментально исследовано влияние падающего скачка уплотнения, отрывного течения и пористого вдува на коэффициент восстановления температуры и адиабатную температуру стенки. Режимные параметры: числа Маха – от 1.75 до 3.5, числа Рейнольдса от 6*10^6 до 2*10^7 (турбулентный режим течения), температура торможения потока – от 7 до 25 C, давление торможения – от 5 до 7 атм, угол раствора клина – генератора скачка уплотнения – 22 градуса. Высота ребра при исследовании отрывного течения варьировалась от 2 до 8 мм. Толщина пограничного слоя при безотрывном обтекании пластины составляла около 6 мм. Параметр вдува в пористую модель варьировался от 1 до 4. В сравнении со случаем обтекания без возмущений зафиксировано увеличение адиабатной температуры стенки до 2% (абсолютная температура) и коэффициента восстановления температуры в области падения скачка уплотнения (при неизменном числе Маха набегающего потока). Коэффициент восстановления, рассчитанный по параметрам набегающего потока, возрастал до 0.92, при расчете по локальным параметрам (местам отбора статического давления) – до 0.91. Если сравнить течение со скачком уплотнения с обтеканием гладкой стенки при одинаковом локальном числе Маха (с учетом потерь скорости в скачке уплотнения), можно заключить, что адиабатная температура стенки в этих случаях практически одинакова. При отрывном течении за вертикальной преградой (ребром) зафиксировано уменьшение адиабатной температуры стенки до 3,5% (абсолютное значение) в сравнении с безотрывным обтеканием пластины при одинаковом локальном числе Маха потока. Уменьшение коэффициента восстановления температуры в отрывной зоне составило до 10%. При исследовании влияния пористого вдува на коэффициент восстановления получены результаты для параметров вдува b в диапазоне 1 – 4. Данные предыдущих исследователей были обобщены и представлены в виде графической зависимости. Уменьшение коэффициента восстановления с увеличением вдува оказалось не таким большим, как у большинства исследователей – до 0.8 при параметре вдува равном 4.