Расчетное исследование системы газового завесного охлаждения трансзвуковых цилиндрических каналов большого удлинения

Для малогабаритных энергоустановок с трансзвуковыми каналами большого удлинения актуальной задачей является обеспечение работоспособного состояния элементов конструкции этих каналов. Использование классического проточного охлаждения во многих случаях является не технологичным, приводит к усложнению и увеличению стоимости конструкции или недопустимо согласно предъявляемым техническим требованиям. Одно из возможных решений задачи тепловой защиты стенок — применение системы завесного охлаждения. Однако в научной литературе мало внимания уделено особенностям механизмов распада завесного охлаждения в трансзвуковом канале с учетом эжекции, вязкостных и ударно-волновых эффектов. В данном исследовании выполнено  математическое моделирование и определены характеристики системы газового завесного охлаждения стенок каналов большого удлинения. Получены расчетные зависимости, позволяющие оценить протяженность областей распада завесного слоя  и ядра потока, динамику смешения вдуваемого и основного потоков, а также уровень тепловых потоков в стенки канала.

Литература

[1] Воронецкий А.В., Арефьев К.Ю. Анализ области эффективного применения закиси азота в качестве компонента топлива для двигательных установок малых космических аппаратов. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, № 9. URL: http://technomag.edu.ru/ doc/450400.htm (дата обращения 04 сентября 2013).

[2] Воронецкий А.В., Полянский А.Р., Арефьев К.Ю. Установка сверхзвукового газопламенного напыления покрытий с использованием в качестве окислителя N2O. Перспективные технологии самолетостроения в России и мире. Тр. Всерос. науч.-практ. конф. молодых специалистов и ученых. Новосибирск, СибНИА, 2011, с. 67–72.

[3] Воронецкий А.В., Сучков С.А., Филимонов Л.А. Особенности течения сверхзвуковых двухфазных потоков продуктов сгорания в каналах со специально формируемой системой скачков уплотнения. Теплофизика и аэромеханика, 2007, т. 14, № 2, с. 209–218.

[4] Каримова А.Г., Дезидерьев С.Г., Зубарев В.М., Хабибуллин М.Г. Результаты экспериментального исследования процессов теплообмена и эффективности тепловой завесы при пористом вдуве. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2006, № 1, с. 37–39.

[5] Perepechko L.N. Investigation of heat mass transfer processes in the boundary layer with injection. Archives of Thermodynamics, 2000, vol. 21, no. 3–4, pp. 41–54.

[6] Волчков Э.П., Терехов В.И., Терехов В.В. Структура течения, тепло- и массообмена в пограничных слоях со вдувом химически реагирующих веществ. Физика горения и взрыва, 2004, т. 40, № 1, с. 3–20.

[7] Пиралишвилли Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. Москва, УНПЦ Энергомаш, 2000. 412 с.

[8] Ляшков В.И. Теоретические основы теплотехники.Москва, Машиностроение, 2005. 260 с.

[9] Гуськов О.В., Копченов В.И. Численное исследование структуры течения в канеале при сверхзвуковых условиях на входе. Аэромеханика и газовая динамика, 2001, № 1, с. 28–39.

[10] Архипов В.А., Матвиенко О.В., Трофимов В.Ф. Горение распыленного жидкого топлива в закрученном потоке. Физика горения и взрыва, 2005, № 2, с. 26–37.

[11] Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. Москва, РХД, 2010. 107 с.

[12] User’s manual on website. Software products and services from ANSYS and Fluent. URL: http: // www.fluent.com (дата обращения 15 октября 2013).