Газодинамика и теплообмен при соударении прямоточных газовых струй

• Автор: Худяков, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 .СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Закономерности газодинамики соударяющихся струй
1.2. Структурный подход к описанию турбулентности
1.3. Выводы и постановка задач исследования
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Методика тепловизионного исследования соударяющихся струй
2.3.Экспериментальная установка для оценки локальной теплонапряженности области взаимодействия факелов
2.4. Методики обработки экспериментальных данных
3. ГАЗОДИНАМИКА ПРЯМОТОЧНЫХ СОУДАРЯЮЩИХСЯ СТРУЙ
3.1. Режимы термомеханического взаимодействия низкотемпературных газовых струй
3.2. Методика определения границ области взаимодействия газовых струй
3.3. Особенности термической структуры области соударения
высокотемпературных струй
3.4. Применение вейвлет-преобразования и МАГК для идентификации структурных образований в высокотемпературных газовых струях
4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СОУДАРЯЮЩИХСЯ СТРУЙ
4.1. Количественная оценка теплового взаимодействия при соударении низкотемпературных газовых струй
4.2. Обобщение данных по теплообмену при соударении
низкотемпературных газовых струй

4.3. Локальная теплонапряженность области взаимодействия высокотемпературных струй
4.4. Термонапряженность потока
5. ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
5.1. Управление положением и характеристиками температурного поля области соударения струй в режиме реального времени
5.2. Определение наличия факела, его границ, положения в агрегате и обнаружение касания факелом технологической поверхности.
5.3. Частотные методы воздействия на термическую структуру факела
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы (проблемы). Газовые струйные течения, в частности соударяющиеся низкотемпературные струи и факелы, широко применяются в различных промышленных технологиях. Исследованию их главным образом газодинамических свойств посвящено большое количество теоретических и экспериментальных работ, базирующихся, как правило, на квазистадионарном подходе к описанию явлений переноса.
При изучении соударяющихся струй большинство авторов уделяет основное внимание итоговому, результирующему течению, и лишь в отдельных работах рассматриваются вопросы формирования области соударения, хотя именно из нее проистекает результирующий поток. В литературе практически отсутствуют сведения о закономерностях теплообмена в области соударения, не раскрыт механизм теплопереноса при соударении струй.
Для решения задач изучения области ударного взаимодействия, а также для разработки способов количественной оценки характеристик теплообмена при смешении потоков необходимо применение иных, по сравнению с ранее использованными, методов исследования, позволяющих получать информацию о мгновенном поле значений характеристических величин.
Кроме того, применение в промышленности таких полевых методик открывает перспективу создания новых способов управления энергетическими агрегатами, использующими соударяющиеся газовые потоки, что позволит повысить точность и качество управления технологическим процессом.
Цель работы в теоретическом аспекте состояла в том, чтобы разработать полевую методику идентификации структур в области взаимодействия соударяющихся струй, создать способы количественной оценки теплообмена при соударении струй с разной температурой и способы расчета теплонапряженности зоны взаимодействия для равнонагретых высокотемпературных потоков.
В практическом плане ставилась задача разработать на основе данных о динамике теплопереноса новую концепцию автоматизированного управления

Вид рабочего участка установки приведен на рисунке 2.3. В качестве струйных аппаратов использовались тонкостенные металлические трубки круглого поперечного сечения диаметром сі = 16.. .30 мм, и длинной / = 200.. .400 мм.
Рисунок 2.2. Общий вид экспериментальной установки