Разработка экспериментальной установки для гидродинамических исследований

Компьютерные технологии позволяют решать сложные задачи вычислительной гидрогазодинамики и выполнять экспресс-анализ различных конфигураций потока, в том числе малоизученных. Однако численное моделирование малоизученных течений потока требует проведения оценки достоверности получаемых результатов, которую можно выполнить на основе их сопоставления с данными натурного гидродинамического эксперимента. При разработке экспериментальной установки за основу взят метод гидродинамического исследования для несжимаемых потоков с визуализацией течения подкрашенной жидкостью. Достоинством метода является высокая наглядность и информативность при минимальных энергетических затратах на проведение эксперимента. Для корректной реализации указанного гидродинамического метода исследования, наряду с обеспечением требуемого объема рабочей части экспериментальной установки, потребовалось решить проблемы обеспечения успокоения жидкости в рабочем объеме и снижения ее турбулентности при подводе к исследуемому образцу. При подаче жидкости в рабочий объем даже с малым расходом возникают обширные зоны турбулентности, которые приводят к изменению структуру потока в исследуемой области вплоть до искажений линий тока. Предлагаемая экспериментальная установка — гидробассейн — обеспечивает, необходимый объем рабочей жидкости для размещения объекта исследования и требуемые гидродинамические условия на его входе, а также значительное снижение интенсивности свободной турбулентности в рабочем объеме при подводе жидкости.
EDN: IDQIXN, https://elibrary/idqixn

Литература

[1] Исаев А.И., Скоробогатов С.В. Гидродинамическая верификация и валидация численных методов расчета течения в камере сгорания газотурбинного двигателя. Труды МАИ, 2017, № 97. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=87336

[2] Ларина Е.В., Крюков И.А., Иванов И.Э. Моделирование осесимметричных струйных течений с использованием дифференциальных моделей турбулентной вязкости. Труды МАИ, 2016, № 91. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=75565

[3] Редчиц Д.А. Математическое моделирование отрывных течений на основе нестационарных уравнений Навье-Стокса. Научные ведомости БелГУ. Сер. Математика. Физика, 2009, № 13, с. 118–146.

[4] Дейч М.Е. Техническая газодинамика. Москва, Гос. энерг. изд-во, 1953. 517 с.

[5] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Москва, Наука, 1970. 904 с.

[6] Исаев А.И., Скоробогатов С.В. Методологические аспекты экспериментальных исследований процесса горения в камерах сгорания газотурбинных двигателей. Труды МАИ, 2018, № 98. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=90175

[7] Исаев А.И. Обеспечение эксплуатационных требований при проектировании фронтового устройства камеры сгорания с поперечиной системой вихреобразования. Научный вестник ГосНИИ ГА, 2019, № 25, с. 21–32.

[8] Нго Куанг Туен, Исаев А.И. Исследование организации вихревого течения в кольцевой камере сгорания ГТД. Актуальные проблемы развития авиационной техники и методов ее эксплуатации. Сб. тр. VI регион. науч.-практ. конф. студентов и аспирантов ИФ МГТУ ГА. Иркутск, МГТУ ГА, 2013, с. 191–194.

[9] Козелков А.С., Дерюгин Ю.Н., Циберева Ю.А. и др. Минимальный базис задач для валидации методов численного моделирования турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2014, № 4, с. 21–69.

[10] Зарубин Т.И., Луковникова А.Р. Новые методы экспериментальной газогидродинамикии и их роль в развитии технических инноваций. Colloquium-Journal, 2020, № 32–1 (84), с. 46–48.

[11] Исаев А.И., Майрович Ю.И., Сафарбаков А.М. и др. Влияние геометрических характеристик завихрителя на вихревую структуру потока в импульсной камере сгорания. Труды МАИ, 2016, № 88. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=70631

[12] Исаев А.И., Скоробогатов С.В. Формирование облика камеры сгорания газотурбинного двигателя с поперечной системой образования зоны обратных токов. Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации. Сб. тр. Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск, МГТУ ГА, 2017, с. 126–129.

[13] Вилков А.Н. Методология проведения научного эксперимента. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 33 с.

[14] Матвиенко А.С., Черкасов А.Н., Исаев Д.А. Гидродинамическое исследование приторцевого течения прямых решеток. Вестник СибГАУ, 2009, № 1–1, с. 86–88.

[15] Скоробогатов С.В. Обоснование требований, предъявляемых к вновь создаваемым камерам сгорания с поперечной системой вихреобразования авиационных двигателей. Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык, 2020, № 3, с. 20–39.

[16] Нго Куанг Туен, Исаев А.И. Анализ результатов экспериментальных исследований влияния организации горения на эмиссию вредных веществ в газотурбинных двигателях. Вестник ИрГТУ, 2015 № 2, с. 47–51.

[17] Исаев А.И., Сафарбаков А.М., Майрович Ю.И. Методика проведения экспериментальных исследований по определению объема циркуляционных зон в импульсной камере сгорания. Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации. Сб. тр. Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск, МГТУ ГА, 2017, с. 130–135.

[18] Макаров А.С., Назаренко А.А., Шаргин В.А. и др. Экспериментальная установка для гидродинамических исследований. Современные авиационные технологии. Мат. XVI межд. науч.-практ. конф. Иркутск, ИрНИТУ, 2023, с. 152–158.