Разработка методов моделирования и оценки параметров в пульсирующих потоках, систематизация информации об их пространственно-временной структуре. Анализ физических механизмов влияния нестационарности потока на процессы переноса импульса и теплоты.
На правах рукописи УДК 532.5 : 536.2 Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Гидродинамические и тепловые процессы в пульсирующих турбулентных потоках Давлетшин Ирек Абдуллович Специальности: 01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы 01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника Казань, 2009 Работа выполнена в Исследовательском центре проблем энергетики КазНЦ РАН и Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева. Научный консультант - докт. техн. наук Михеев Николай Иванович. Официальные оппоненты - докт. техн. наук, проф. Фафурин Андрей Викторович; докт. техн. наук, проф. Исаев Сергей Александрович; докт. техн. наук Краев Вячеслав Михайлович. Нестационарные процессы являются неотъемлемой частью работы различных технических устройств при запуске и останове, на переходных режимах. Часто в трактах установок возникают пульсирующие потоки. В ряде случаев нестационарные режимы создаются преднамеренно, например, с целью интенсификации теплоотдачи при охлаждении лопаток турбины двигателя, в других - возникает необходимость борьбы с пульсациями для недопущения резонансных режимов и подавления шума. Пульсирующие течения весьма многообразны. Это многообразие связано с большим набором чисел подобия, определяющих режим пульсирующего течения. Если для стационарного потока обычно используются числа Маха и Рейнольдса, для пульсирующих течений к ним добавляются еще как минимум два числа подобия, характеризующие относительную частоту и относительную амплитуду пульсаций. Экспериментальные данные и результаты теоретических исследований относятся к ряду конкретных задач и не позволяют получить широкие обобщения в этой области. Задача становится еще более сложной, если пульсации потока сопровождаются отрывными явлениями. Созданы новые методы экспериментального изучения и прогнозирования гидродинамических и тепловых процессов в пульсирующих турбулентных течениях: - численного моделирования нестационарных потоков в каналах переменного сечения при сложных граничных условиях; - определения осредненной по времени теплоотдачи в условиях неравномерного распределения теплового потока вдоль канала на основе решения обратной задачи теплопроводности; - оценки модуля вектора поверхностного трения в отрывной области по измерениям одной компоненты; - визуализации пульсирующих течений. 2. Показано, что механизмом обнаруженной в экспериментах высокой чувствительности отрыва потока и размеров отрывной области к пульсациям потока является взаимодействие турбулентности с наложенной нестационарностью с образованием в следе за препятствием регулярных крупномасштабных вихрей. Получены расходные характеристики сужающих устройств в широком диапазоне относительных частот наложенных пульсаций. Экспериментальная информация о пространственно-временной структуре течения, в том числе отрывного, и теплообмена при наложенных пульсациях скорости может быть использована для верификации различных методов моделирования турбулентных течений. Результаты исследования пространственно-временной структуры пульсирующих течений: волновая структура течений, экспериментальные данные о динамике мгновенных пространственных полей скорости потока, ее турбулентных пульсаций, давления, поверхностного трения. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях КазНЦ РАН (2000 - 2008), Всероссийских школах-семинарах молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН В.Е. Алемасова (2000, 2004, 2006, 2008), Школах-семинарах молодых ученых и специалистов под рук. акад. РАН А.И. Леонтьева (2001, 2007), IV и VI Минских Международных форумах по тепломассообмену (Минск, 2000, 2008), Российских национальных симпозиумах по энергетике (Казань, 2001, 2006), III и IV Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 2002, 2006), XXVI и XXVII Сибирских теплофизических семинарах (Новосибирск, 2002, 2004), Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях (Казань, 2002, 2005), Международных школах-семинарах «Модели и методы аэродинамики» (Евпатория, 2005, 2006, 2007, 2008), IV Международном симпозиуме по турбулентности и тепло-массопереносу (Анталия, 2003), Международных конференциях по методам аэрофизических исследований ICMAR (Новосибирск, 2007, 2008). Публикации. Якуш, Э.К. Калинин, В.К. Кошкин, Г.А. Дрейцер, В.М. Краев, У.Р. Лийв, В.И. Букреев, В.М. Шахин, Е.П.Валуева, В.Н. Попов, Н.Н. Ковальногов, Ж. Кусто, А. Депозер, Р.Худевиль, R.M. Curtet, J.P. Girard, T. Mizushina, T. Maruyama, Y. Siozaki, B.R. Ramaprian, S.W. Tu, M.A. Habib, A.M. Attya, S.A.M. Said, R.C. Martinelli, L.M.K. Boelter, E.B. Weinberg, S. Yakahi и др. В разные годы решением задач в этой области занимались А.И. Леонтьев, В.И. Ивин, Л.В. Грехов, П.Л. Комаров, А.Ф. Поляков, Г.И. Ефименко, Е.М.Хабахпашева, А.В. Довгаль, В.В. Козлов, Е.В. Власов, А.С. Гиневский, Р.К. Каравосов, В.И.Терехов, Н.И. Ярыгина, М.Г. Кталхерман, Р.Б.Шляжас, Е.П. Дыбан, Э.Я.Эпик, Р. Симпсон, Фогель, Д.К. Итон,
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
