Нелинейные колебания большой амплитуды и теплообмен в полуоткрытой трубе

• Автор: Халимов, Гафур Гулямович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 185 c. : ил

ГЛАВА I. ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Нелинейные колебания большой амплитуды в полуоткрытой трубе

1.2 Акустотермические эффекты

1.3 Теплообмен при нелинейных колебаниях газа в трубах

1.4 Постановка задачи исследования

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА

ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Тарировка измерителей скорости и осредненной температуры потока

2.3 Методика эксперимента

2.4 Анализ работы экспериментальной установки

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ
3.1 Исследование нелинейных колебаний газа
3.2 Концевые эффекты
3.3 Акустотермический эффект при нелинейных колебаниях газа
3.4 Теплообмен при нелинейных колебаниях газа
Глава IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1 Линейные и нелинейные резонансы
4.2 Акустотермический эффект цри линейных и нелинейных резонансах

4.3 Влияние резонансных колебаний большой амплитуды
на процесс теплообмена
вывода
ЛИТЕРАТУРА
Приложение I. Оценка погрешности эксперимента
1.1 Погрешность определения акустотермического теплового потока
1.2 Погрешность определения коэффициентов теплоотдачи
1.3 Погрешность при измерении скорости
1.4 Погрешность при измерении частоты колебаний
Приложение 2. Некоторые рисунки к главе II
Приложение 3. Практическое использование результатов
исследований
Приложение 4. Предложения к внедрению

Разработка ряда агрегатов новой техники наталкивается на необходимость борьбы с сильными колебаниями, имевшими характер нелинейных акустических колебаний или ударных волн. Эти колебания нарушают расчетный режим и, если агрегат не обладает запасом прочности , разрушают его.
.Так, одной из важных задач в комцрессоростроении является борьба с колебаниями межступенчатых коммуникаций, аппаратов, цилиндров. Причиной являются возмущающие силы, вызванные большой амплитудой колебаний давления газа в коммуникациях. Колебания газа, воздействуя на компрессор, могут изменить его производительность и вызвать перерасход энергии.
Нелинейные колебания и ударные волны легко возникают в ЖРД. Колебания увеличивают местные коэффициенты теплоотдачи, механические и тепловые напряжения до предельных значений, приводящих к разрушениям конструкций.
Сходные явления возникают в ракетных двигателях, в газотурбинных установках, в мощных огнетехнических агрегатах.
Отличные по механизму возникновения, но аналогичные по действию нелинейные колебания могут возникать в мощных парогенераторах, в тепловых контурах атомных электростанций.
Цримеры возникновения сильных колебаний в технике можно продолжить. Однако, сказанного уже достаточно, чтобы сделать вывод о важности исследования нелинейных колебаний и ударных волн вообще и в системах с теплообменом и горением - в частности.
Имеется, кроме того и ещё один мотив для изучения сильных колебаний: полезное использование.
Нелинейные колебания могут существенно интенсифицировать горение, повышать теплонапряженность топочных камер, улучшать теп-

отводится остальной частью трубы. Таким образом, тепловые потоки создаются непосредственно в датчике.
Коэффициент теплоотдачи вычислялся по формуле £.141] :
а = ~тс*-т*(^ М>) (2-6)
где - величина удельного теплового потока с внутренней стенки корпуса рабочего участка, М = И/О. - число Маха, 14, - полуразмах колебаний скорости, 0. - скорость звука при То® * % - показатель адиабаты, Ус “ коэффициент восстановления температуры стенки.
Действительная (термодинамическая температура стенки Т^оп -ределяется по формуле £148^ :
Тс*= Тс " % -$Г (2-7)
где р - удельная теплоемкость воздуха. Для двухатомных газов при турбулентном течении в трубах Ус — 0,85.
Действительная температура колеблщегося воздуха Тс*> оп -ределяется по формуле
Т« = X- -4*0° -53р- (2-8)
Коэффициент восстановления температуры Ц^о цри ( ве < 3000) поперечном обтекании проволок термометра сопротивления газом ра -вен £66]
4*0 = (0,355 + 2,14Рг) ( У - I) (2.9)
При Р"2 = 0,71, # =1,4, Ке = 100 коэффициент Уоо = 0,75. Величина С}, определяется по формуле