Течение с теплоотдачей в полостях вращения агрегатов энергетических установок летательных аппаратов

• Автор: Зуев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Условные обозначения. Индексы. Сокращения

1 Состояние проблемы и постановка задачи исследования

1.1 Конструктивные особенности гидромашин динамического типа

1.2 Уравнение импульсов динамического пограничного слоя в

основных постановках граничных условий

1.3 Уравнение энергии температурного пограничного слоя

1.4 Вращательные течения в полостях гидромашин

1.5 Постановка задачи исследования

2 Течение с теплоотдачей в стенку в закрученных потоках

2.1 Интегральное соотношение уравнения энергии температурного

пространственного пограничного слоя

2.2 Относительные характерные толщины динамического пространственного пограничного слоя при. различных законах распределения скорости
2.3 Уравнение импульсов динамического пограничного слоя для вращательного течения жидкости по закону «свободного вихря»
2.4 Течение в полостях вращения
2.5 Закон теплообмена для турбулентного течения в температурном пространственном пограничном слое. Интегральное соотношение уравнения энергии для прямолинейного и вращательного течения
2.6 Локальная теплоотдача при различных законах течения внешнего
потока
2.7 Выводы
3 Экспериментальное оборудование. Методика проведения исследования
3.1 Постановка задачи экспериментального исследования теплоотдачи
при течении в сложных пространственных каналах
3.2 Экспериментальное исследование
3.3 Экспериментальная установка исследования течения с теплоотдачей прямолинейного равномерного и закрученного потока в трубе
3.4 Экспериментальная установка исследования течения с теплоотдачей
в торцевой щели с неподвижными стенками
3.5 Принципиальная схема экспериментального стенда исследования
течения с теплоотдачей со сменными экспериментальными установками
3.6 Проведение эксперимента
3.7 Обработка экспериментальных данных
3.8 Анализ погрешности эксперимента
3.9 Выводы
4 Исследование закрученных потоков
4.1 Алгоритм и программа расчета течения с теплоотдачей в стенку
4.1.1 Алгоритм расчета течения с теплоотдачей в стенку установки прямолинейного равномерного и закрученного потока в трубе
4.1.2 Алгоритм расчета течения с теплоотдачей в стенку полостей вращения: торцевой щели с неподвижными стенками и торцевой
щели с неподвижной и вращающейся стенками
4.2 Результаты экспериментальных и теоретических исследований
4.2.1 Прямолинейный равномерный и закрученный поток в трубе
4.2.2 Течение закрученных потоков в торцевых щелях
4.3 Выводы
Общие выводы
Список литературы

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
т - массовый расход;
V - объемный расход;
V - кинематический коэффициент вязкости; р - динамический коэффициент вязкости;
/ - площадь;
Р - давление;
г - касательное напряжение трения;
Я, г - радиус;
В,с1 - диаметр;
Я - коэффициент теплопроводности; р - плотность;
е - тангенс угла скоса донной линии тока;
5 - толщина пограничного слоя, толщина стенки; 5* - толщина вытеснения;
5" - толщина потери импульса;
5” - толщина потери энергии; а - коэффициент теплоотдачи; со - угловая скорость;
Ь,1 - длина;
N - диссипация энергии трения; п - количество шагов интегрирования; п0 - нормальный зазор;
11е - критерий Рейнольдса;
Ми - критерий Нуссельта;
St - критерий Стантона;
и - скорость в ядре потока; окружная скорость; и - продольная скорость;
Как видно из рисунка 1.13 ни одно из решений удовлетворительно не согласуется с данными экспериментов, что не позволяет их использовать для практических расчётов.
Закрутка потока широко используется в энергетических установках и других технических устройствах для организации и интенсификации различных процессов. Закрутка является эффективным средством стабилизации пламени в камерах сгорания, используется для интенсификации тепло и массообмена в каналах, защиты стенок камеры. Большие перспективы имеет использование закрутки в вихревых МГД - генераторах, для регулировки тяги ракетных двигателей, удержания тяжелых атомов урана в камерах ядерных энергетических установок, в химической, газовой и других отраслях промышленности.
Развитие новой техники требует изучения локальных, интегральных и турбулентных свойств закрученного потока в специфических условиях - в каналах с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения, при диафрагмировании выходного сечения и т.д.
1.5 Постановка задачи исследования
Проведенный анализ существующих литературных источников и научно-технических отчетов показывает, что в последнее время существует устойчивый научно-практический интерес к моделированию и разработке расчетных методик течения и теплоотдачи в полостях вращения в широком диапазоне практического приложения. Особенно актуальна проблема достоверности расчетных методик при проектировании гидравлических и энергетических систем летательных аппаратов из-за высокой стоимости единицы массы полезной нагрузки и сверхвысоких требований к надежности при длительной автономной эксплуатации изделия. Существующие модели не отвечают возросшим требованиям по точности и достоверности при разработке современных энергоустановок летательных аппаратов, в силу упрощенной схематизации течения или эмпирических ограничений.