Газодинамическое и тепловое взаимодействие струй с поверхностью при воздействии сносящего потока

• Автор: Солнцев, Михаил Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ И ТЕПЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СТРУИ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СНОСЯЩЕГО ПОТОКА

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО И ТЕПЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРУЙ С ПОВЕРХНОСТЬЮ

1.1.Газодинамическое взаимодействие затопленных струй с поверхностями

1.2.Тепловое взаимодействие затопленных струй с поверхностью

1.3.Теплообмен струй с поверхностью при воздействии сносящего потока

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ С ПОМОЩЬЮ СТРУЙНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ СНОСЯЩЕГО ПОТОКА
2.1.Методика экспериментального исследования струйной системы охлаждения при воздействии сносящего потока
2.2.Экспериментальные модели для исследования струйной системы охлаждения в условиях воздействия сносящего
потока

2.3.Экспериментальная установка

2.4.Доводочные эксперименты
3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ И ТЕПЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СТРУЙ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СНОСЯЩЕГО ПОТОКА
3.1.Исследование газодинамического взаимодействия струи с поверхностью при воздействии сносящего потока
3.2.Исследование закономерностей изменения адиабатной температуры поверхности при взаимодействии с ней струи в условиях воздействия сносящего потока
3.3.Исследование закономерностей изменения коэффициента теплоотдачи при взаимодействии струи со стенкой в условиях воздействия сносящего потока
3.4.Исследование закономерностей распределения локальных коэффициента теплоотдачи и температуры теплоизолированной поверхности при растекании по ней струи в условиях воздействия сносящего потока
3.4.1. Исследование закономерностей распределения локальной температуры теплоизолированной поверхности
3.4.2. Исследование закономерностей распределения локальных коэффициентов теплоотдачи по поверхности растекания струи
3.5.Исследование теплообмена системы струй с поверхностью при воздействии сносящего потока
3.5.1. Исследование закономерности изменения температуры теплоизолированной поверхности
3.5.2. Исследование закономерности изменения коэффициента теплоотдачи
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
с1 - диаметр сопла, диаметр струи
Ь - высота канала, расстояние от среза сопла до теплообменной поверхности, в иностранной литературе часто обозначается как т. к - показатель адиабаты
г - текущее значение радиуса теплообменной поверхности и - скорость
ит - скорость в конце градиентной зоны течения в области критической точки
■^кр
V - поперечная составляющая скорости
х - продольная (осевая) координата в свободной струе, считая от среза сопла; координата вдоль теплообменной поверхности считая от критической точки у- поперечная координата в свободной струе, координата поперек теплообменной поверхности считая от критической точки и - см
и', V', у' - пульсационные составляющие скорости ср. удельная теплоемкость при постоянном давлении X - коэффициент теплопроводности
3 - толщина стенки; расстояние между узлами конечно-разностной сетки р - коэффициент динамической вязкости
V - коэффициент кинематической вязкости
а- коэффициент теплоотдачи, коэффициент расхода дроссельной шайбы р - градиент скорости в области критической точки с - степень турбулентности
р - плотность; удельное электрическое сопротивление Ф - угол наклона оси к преграде
Б - площадь; площадь боковой поверхности элемента конечно-разностной сетки в - расход I - сила тока
Я - радиус сопла; электрическое сопротивление Т - температура и - напряжение

ДР = Pj — Рг- избыточное давление
_ р. _ р _ Р -Рг ДР =—1 —, ДР = — избыточное безразмерное давление
Ркр~РГ РкРз„ -рг
X - безразмерное расстояние от оси сопла или критической точки или от точки сТж по на-

правлению сносящего потока, как правило, если не оговорено специально, X =х/<фо, безразмерная координата оси струи по направлению сносящего потока
У = безразмерная координата оси струи перпендикулярно направлению сносящего потока в
а,- '
направлении оси сопла; безразмерное расстояние от критической точки поперек направления сносящего потока.
Ь = — безразмерное расстояние от среза сопла до поверхности б
КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ
М - критерий Маха №1 - критерий Нуссельта Рг - критерий Прандтля 11е - критерий Рейнольдса Т
-^-температурный фактор
Т»ш. ~Т{ ~Т'
= '■ , — безразмерная температура
Т«, -Тг Ти
аДкр адкр _

(ри);
ш = - параметр вдува
(Р«)г

т = —— - параметр спутности
Д7 (р"2^
= 5 параметр вдува
(ри )г
ИНДЕКСЫ

Некоторые особенности теплообмена не находят объяснения, например, не монотонность при х>
Разрешающая способность используемых экспериментальных моделей не позволяет использовать полученные зависимости для определения температурного поля поверхности при использовании струйных систем охлаждения.
В работе [78] исследовались коэффициенты теплоотдачи вдоль линии растекания струи проходящей через критическую точку вдоль направления сносящего потока. Коэффициент теплоотдачи определен по разнице температур Т„ - . Под ш здесь понимается среднемассовая температура сносящего потока без учета его подогрева от теплоотдающей поверхности. Разрешающая способность экспериментальных моделей составляла 2,5...5 й^.
Для описания кривых а;(х) сначала было получено выражение для сстах в крититической точке, а затем восходящей и нисходящей ветвей распределения а;. Имеющиеся опытные данные удовлетворительно описываются уравнением
слоение кривых по параметру —, где Хо - расстояние от начала обогреваемого участка. Объясняя
наличие последнего соотношения в критериальном уравнении авторы отмечают, что оно указывает на необходимость учитывать влияние толщины пограничного слоя в сечении вдува, а увеличение й при неизменных т и хо приводит к росту количества движений струи и ее проникающей способности в сносящий поток, отмечая при этом, что вопрос нуждается в дополнительном исследовании.
0,4 для Ь- = 1...з ПрИ {= 0,08—0,18
Й;„
(1.42)
На см. Рисунок 131 приведены зависимости — — = б(т).
Далее в [78] сказано, что при построении зависимости (а|пах )т0,88 ) обнаруживается рассс0 й