Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Математическое моделирование и исследование обменных процессов в дисперсном пограничном слое с управляющими воздействиями

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-5-8-18

Полный текст:

Аннотация

К эффективному управлению и прогнозированию обменных процессов в пограничном слое, являющихся ключевыми для реализации эффективного и надёжного оборудования, привлечён значительный интерес исследователей. Моделирование обменных процессов протекающих в высокоскоростном дисперсном пограничном слое с внешними воздействиями является весьма сложной задачей. Математическое моделирование позволяет разрабатывать надёжные устройства и двигатели для областей авиастроения, энергетики, судостроения с минимальными издержками на его создание. Не смотря на интерес многочисленных групп исследователей по всему миру и множество работ, существующая теория пограничного слоя несовершенна. Это может быть связано с несколькими обстоятельствами: во-первых разработанная теория однофазных турбулентных течений несовершенна и на сегодняшний день содержит множество эмпирических зависимостей; во-вторых турбулентные потоки с дисперсными примесями в виде частиц сильно осложняют и без того замысловатую картину течения. Интерес к дисперсным потокам особенно актуален вследствие того, что практически все газодинамические течения содержат некоторую концентрацию частиц, а их воздействие может спровоцировать значительные изменения структуры пограничного слоя и повлиять на интенсивность обменных процессов. В статье предложена двухжидкостная математическая модель, описывающая движение высокоскоростного дисперсного пограничного слоя на поверхности с полусферическими демпфирующими полостями. Применение полусферических демпфирующих полостей позволяет снижать турбулентный обмен в пограничном слое, что даёт возможность управления интенсивностью обменных процессов. Установлена возможность существенного снижения турбулентного теплообмена и трения в дисперсном пограничном слое. Предложенный способ воздействия на турбулентный перенос в пограничном слое позволит усовершенствовать оборудование и установки, в том числе газотурбинных установок (ГТУ) и газотурбинных двигателей (ГТД) применяемые в разных областях промышленности нашей страны, таких как: авиастроение, энергетика, судостроение.

Об авторах

А. А. Бондаренко
Ульяновский институт гражданской авиации имени Главного маршала авиации Б.П. Бугаева»
Россия

Бондаренко Александр Аркадьевич, кандидат технических наук, декан факультета летной эксплуатации и управления воздушным движением 

г. Ульяновск



В. Н. Ковальногов
Ульяновский государственный технический университет
Россия

Ковальногов Владислав Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой тепловой и топливной энергетики 

г. Ульяновск



Р. В. Федоров
Ульяновский государственный технический университет
Россия

Федров Руслан Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры тепловой и топливной энергетики 

г. Ульяновск



А. В. Чукалин
Ульяновский государственный технический университет
Россия

Чукалин Андрей Валентинович, научный сотрудник кафедры тепловой и топливной энергетики 

г. Ульяновск



Список литературы

1. Вараксин А.Ю. Турбулентные течения газа с твердыми частицами. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 192 с.

2. Вараксин А.Ю. Обтекание тел дисперсных газовыми потоками // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56, № 2. С. 282–305. DOI: 10.7868/S0040364418020175

3. Пахомов М.А., Терехов В.И. Влияние испарения капель на турбулентность газа и теплообмен при течении двухфазного потока за внезапным расширением трубы // Теплофизика высоких температур. 2016. Т. 54, № 3. С. 352–359. DOI: 10.7868/S0040364416030157

4. Ковальногов Н.Н. Пограничный слой в потоках с интенсивными воздействиями. Ульяновск: УлГТУ, 1996. 245 с.

5. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке. М.: ЯНУС-К, 2007. 392 с.

6. Вараксин А.Ю., Арбеков А.Н., Иванов В.Л. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок / Под ред. А.Ю. Вараксина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 680 с.

7. Перельман Р.Г., Пряхин В.В. Эрозия элементов паровых турбин. М.: Энергоатомиздат, 1986. 184 с.

8. Пахомов М.А., Терехов В.И. Структура течения в неизотермическом закрученном газокапельном потоке за внезапным расширением трубы // Изв. РАН. МЖГ. 2016. № 1. С. 69–78.

9. Tsirkunov Yu.M. Gas-Particle Flows around Bodies – Key Problems, Modeling and Numerical Analysis // Proc. Fourth Int. Conf. on Multiphase Flow (ICMF’01). New Orleans. USA. 2001. Paper no. 607. Рp. 1–31.

10. Лашков В.А. Коэффициенты восстановления скорости при ударе твердых частиц газовзвеси о поверхность тела: дисс. … докт. физ.-мат. наук. СПб.: СПбГУ, 2012. 379 с.

11. Полежаев Ю.В., Репин И.В., Михатулин Д.С. Теплообмен в сверхзвуковом гетерогенном потоке // Теплофизика высоких температур. 1992. Т. 30, № 6. С. 1147–1153.

12. Терехов В.И., Пахомов М.А. Влияние частиц на структуру течения и дисперсию твердой примеси в двухфазной осесимметричной струе // Журнал техническая физика. 2011. Т. 81, № 10. С. 27–35.

13. Зайчик Л.И., Першуков В.А. Проблемы моделирования газодисперсных турбулентных течений с горением или фазовыми переходами (обзор) // Изв. РАН. МЖГ. 1996. № 5. С. 3–19.

14. Зайчик Л.И., Алипченков В.М. Статистические модели движения частиц в турбулентной жидкости. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 312 с.

15. Гетман В.В., Лежнева Н.В. Методы утилизации теплоты уходящих газов от энергетических установок // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16, № 12. С. 104–107.

16. Мамаев Б.И. Пути повышения к.п.д. авиационной газовой турбины // Газотурбинные и комбинированные установки: тезисы докл. Всесоюзной конференции. М.: МГТУ, 1991. С. 43–44.

17. Ковальногов Н.Н. Влияние природы газа на эффективность газодинамической температурной стратификации // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2010. № 2 (50). С. 67–69.

18. Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Н.С. Теория и техника теплофизического эксперимента / Под ред. В.К. Щукина. М.: Энергоатомиздат, 1985. 360 с.

19. Ковальногов В.Н., Федоров Р.В., Чукалин А.В. Экспериментальное исследование пограничного слоя на перфорированной поверхности с демпфирующими полостями / В.Н. Ковальногов, Р.В. Федоров, А.В. Чукалин, А.А. Бондаренко, А.Н. Мирошин // Труды седьмой Российской национальной конференции по теплообмену. М.: Издательский дом МЭИ, 2018. Т. 2. С. 373–376.


Для цитирования:


Бондаренко А.А., Ковальногов В.Н., Федоров Р.В., Чукалин А.В. Математическое моделирование и исследование обменных процессов в дисперсном пограничном слое с управляющими воздействиями. Научный вестник МГТУ ГА. 2019;22(5):8-18. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-5-8-18

For citation:


Bondarenko A.A., Kovalnogov V.N., Fedorov R.V., Chukalin A.V. Mathematical modeling and the study of exchange processes in disperse boundary layer control actions. Civil Aviation High Technologies. 2019;22(5):8-18. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-5-8-18

Просмотров: 43


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)