Структурно-динамические характеристики температурного поля и теплообмен в прямоточных газовых импактных струях и факелах

• Автор: Кисельников, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований и 3-х приложений. Она изложена на 144 страницах компьютерного набора в программе MS Word и снабжена по тексту 80 рисунками и 2-мя таблицами.

Ключевые слова: ВОЗДЕЙСТВИЕ, ГАЗ, ГИДРОДИНАМИКА,

ДИСПЕРСИЯ, ИМПАКТНАЯ СТРУЯ, ЛОКАЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ, ПОЛЕВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ, СЕТКА-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, ПРЕГРАДА, ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ, ТЕРМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ, ТЕПЛООБМЕН, ФАКЕЛ, ЧАСТОТА.
Объектами исследования являлись низко- и высокотемпературные газовые потоки - воздушные струи и факела.
Цель работы - разработка методики обнаружения структурных образований в газовых потоках на основе анализа мгновенных полевых картин температуры и определения распределения локального теплового потока, чтобы выяснить природу этих структур и понять их роль в теплообмене.
Применялись методы тепловизионного сканирования температурного поля потока и определения на этой основе его динамических (стохастических) характеристик по специально разработанным алгоритмам.
Для импактных струй получены профили распределения локальной плотности теплового потока по преграде. Показано, что в газовых потоках возникают структурные образования разной природы, перемежающиеся во времени и ответственные за теплоперенос.
Рассмотрены вопросы воздействия на термическую структуру и интенсивность теплообмена путем наложения низкочастотного газодинамического воздействия.
Разработаны методы автоматизированного управления параметрами факелов и импактных струй с целью повышения эффективности производственных процессов.

СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Определение направления исследований
1.2. Представления о процессах переноса в турбулентных потоках
1.3. Структурный подход к описанию турбулентности
1.4. Методы исследования структуры потока
Основные выводы и постановка задач исследования
ГЛАВА И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ
2.1. Экспериментальная установка и методика выявления структуры газовых импактных струй
2.2. Определение строения факелов
ГЛАВА III. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В ГАЗОВЫХ ПОТОКАХ
3.1. Распределение частоты пульсации температуры
3.2. Тестирование структуры газовых потоков
ГЛАВА IV. МГНОВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛООБМЕНА И ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ
4.1. Теплообмен свободной (затопленной) струи
4.2. Характеристики мгновенной теплоотдачи в прямоточных газовых импактных струях
4.3. Определение характеристик теплового взаимодействия в факелах
4.4. Воздействие на характеристики теплообмена в газовых импактных струях
ГЛАВА V. ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ НАНЕСЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ТЕПЛООБМЕНА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ
5.1. Определение термической структуры факела с целью управления его параметрами
5.2. Автоматизированное воздействие на параметры теплообмена в технологиях обработки поверхностей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

- доля суммарной плотности акустической энергии £ , приходящаяся на него.
Относительным размером структурного образования /*, называют:

(1.5)
Где: /гаах - максимальный размер структурного образования,
соответствующий минимальной частоте;
1 — размер структурного образования для соответствующей октавной частоты/];
По методике, описанной в [106] находится доля суммарной плотности акустической энергии г *, приходящейся на структуру размером /,*:
где В; - величина объемной плотности акустической энергии для октавной полосы;
]!Ге; — суммарная величина объемной плотности акустической энергии
для всего спектра.
Необходимо отметить, что визуализационные методы в основном направлены на изучение характеристик жидкостных турбулентных потоков. По газовым струям информации до сих пор недостаточно, это, по-видимому, связано со сложностями визуализации потока: при визуализации течения с помощью трассеров, наблюдается непосредственно движение этих трассеров, а не потока как такового. Кроме того, эти методы пригодны только для лабораторных исследований и не могут быть использованы в промышленности.
Между тем, широкое применение в промышленности газовых потоков ставит задачу разработки способов для их более глубокого изучения при помощи полевых методов, определения взаимосвязи между структурой потока и теплообменом с окружающей средой, нагреваемыми или

(1.6)