Математическое моделирование локального теплообмена в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических устройств

• Автор: Ким Дык Лонг
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1.1 Особенность рабочих процессов при струйном течении теплоносителя в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических систем.
1.2 Обзор работ по исследованию теплопереноса в рабочих полостях тепломеханических устройств.

1.3 Цель и задачи исследования.

Выводы по главе.

Глава 2 ТЕРМОГАЗОДИНАМИКА РАБОЧЕГО ТЕЛА В ФУНКЦИОНАЛЫ 1ЫХ ПОЛОСТЯХ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
2.1 Термодинамические характеристики газовой среды в функциональных полостях тепломеханических устройств
2.2 Газовая динамика струйного течения в функциональных полостях тепломеханических ус тройств

2.2.1 Газодинамические параметры струи на участке свободного

расширения.

2.2.2. Газодинамические параметры пристеночного струйного течения

Выводы по главе

Глава 3 НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ФУНКЦИОНАЛЕ
НЫХ ПОЛОСТЯХ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ.
3.1 Нестационарный теплообмен при струйном течение газа в замкнутой полости постоянного объема.
3.1.1 Уравнение нестационарного теплового потока для пограничного слоя.
3.1.2 Аналитическое решение задачи теплообмена между круглой струей и нормально расположенной к оси струи плоской преградой с учетом нестационарности, обусловленной изменением плотности и давления окружающей среды
3.2 Математическое описание процесса теиломассопереноса в полости, относительная длина которой превышает дальнобойность струи
3.3 Экспериментальное исследование интенсивности теплообмена в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических систем
3.3.1 Температурные измерения и их предварительная обработка.
3.3.2. Получение тепловых граничных условий на нагреваемой поверхности стенки конструкции
3.3.3. Экспериментальная установка для исследования процессов переноса тепла
3.3.4. Результаты физического .моделирования
Выводы по главе.
Глава 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ВРЕМЕННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСА ТЯГИ ДВИГАТЕЛЯ.
4.1 Принцип действия газодинамического временного устройства
4.2 Особенности работы исполнительного органа ГВУ.
4.3 Тепловой режим исполнительного устройства мембранного типа
Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТНРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ


В третьей главе рассматривается задача получения на базе концепции неравновесной термодинамики и диссипативной тепломеханики аналитических решений для комплексных обобщенных параметров, характеризующих взаимообусловленную динамику механических, термогазодинамических, тсплообменных процессов и процессов разогрева конструкций в высокотемпературных тепломеханических устройствах. Глава включает три раздела. В первом разделе исследуется нестационарный теплообмен при струйном течение газа в замкнутой полости постоянного обтема . Сложная картина газового течения в замкнутых полостях и отличная от классической форма внутренней поверхности сильно усложняют решение задачи по определению локальных параметров теплообмена при использовании строгих аналитических методов. Приближенное аналитическое решение задачи позволило свести систему дифференциальных уравнений в частных производных к одному интегральному уравнению энергии. Результатом решения этого уравнения явилось критериальное соотношение, характеризующее распределение нестационарных тепловых потоков в направлении пристеночного струйного течения в замкнутой полости. Теоретическое исследование теплообмена в замкнутых полостях показывает определяющее влияние газодинамических характеристик пристеночного струйного течения на величину и характер изменения коэффициента теплообмена в различных точках внутренней поверхности полости. Па начальной стадии наполнения емкости наблюдается увеличение коэффициента теплообмена. В некоторый момент времени а достигает максимального значения и в последующие моменты времени уменьшается. Интенсивность теплообмена неодинакова в различных точках внутренней поверхности стенки емкости. Г1о мере удаления от области падения струи коэффициент теплообмена уменьшается примерно обратно пропорционально расстоянию от этой области до рассматриваемой точки. Второй раздел направлен на получение аналитического решения для локального коэффициента теплообмена в рабочих полостях ВТС, относительная длина которых превышает дальнобойность струи. Применение традиционных методов теории пограничного слоя для расчета конвективного теплообмена в функциональных полостях, когда отсутствует направленное движение рабочего тела, но имеет место интенсивное вихревое течение, затруднено. Использование для этой цели обычной схемы, т. Рейнольдса, не возможно, так как отсутствует подобная зависимость для течений, наблюдаемых в рабочих полостях ВТС. С целью идентификации коэффициентов математических моделей локального теплообмена, полученных при использовании предложенных в работе аналитических решений, проведено экспериментальное исследование , , результаты которого приведены в третьем разделе. Экспериментально установленная закономерность изменения локального коэффициента теплообмена в замкнутых полостях подтверждает выводы о влиянии газодинамических характеристик пристеночного струйного течения на величину и характер изменения коэффициента теплообмена в различных точках внутренней поверхности полости. Непрерывное увеличение плотности газа и связанное с ним уменьшение скорости струйного течения газа у поверхности приводит к тому, что на начальной стадии наполнения полости наблюдается увеличение коэффициента теплообмена. В некоторый момент времени а достигает максимального значения и в последующие моменты времени уменьшается. Интенсивность теплообмена неодинакова в различных точках внутренней поверхности стенок емкости. На интенсивность теплообмена в различных точках внутренней поверхности оказывают влияние конструктивные параметры емкостей. Обобщение опытных данных с помощью полученных критериальных зависимостей дает удовлетворительную сходимость теоретических и экспериментальных результатов, Максимальное расхождение опытных и теоретических величин не превышает . В Четвертая главе посвящена практическим аспектам использования разработанных моделей и методик. В данном разделе исследуется особенность использования газодинамического временного устройства ГВУ в системе отсечки тяги двигателя с целью получения заданной дальности полета неуправляемого летательного аппарата.