ТОМ 93, №5


АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ФУНКЦИИ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТИ СКОРОСТИ ЧАСТИЦ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ
Исследовано случайное движение инерционных частиц в однородном изотропном турбулентном потоке газа. Флуктуации скорости газа вдоль траектории частицы моделировались случайным процессом
Гаусса с конечным временем вырождения автокорреляционной функции. Получено замкнутое уравнение
для функции плотности вероятности скорости частиц, для которого предложены два метода численного
решения с использованием конечно-разностной схемы и на основе прямого численного моделирования эмпирической функции плотности вероятности. Эмпирическая функция плотности вероятности получена
в результате осреднения случайных траекторий частиц, являющихся решением системы обыкновенных
стохастических дифференциальных уравнений. Результаты численных расчетов сравнивались с аналитическим решением, описывающим динамику функции плотности вероятности распределения скорости
частиц. $nbsp;
Автор:  И. В. Деревич, А. К. Клочков
Ключевые слова:  функция плотности вероятности, стохастическое обыкновенное дифференциальное уравнение, двухфазная турбулентность, разностная схема, автокорреляционная функция, функция Грина, прямое численное моделирование
Стр:  1081

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ ДВИЖЕНИИ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ В УСЛОВИЯХ ИХ ИНТЕНСИВНЫХ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
Сформулирована физико-математическая модель движения капли жидкости в высокотемпературном воздушном потоке с учетом основных факторов этого движения: силы инерции, вязкого трения, поверхностного натяжения, аэродинамического сопротивления, силы тяжести, подъемной силы, силы Магнуса,
турбофореза, термофореза, несферичности капли, конвекции внутри нее, турбулентности и сжимаемости несущей среды, концентрации дисперсной фазы в этой среде, нестационарности движения капли, ее фазовых превращений, столкновения капли с соседними каплями, ее частичной фрагментации, дробления
капли. Выполнены численное и экспериментальное исследования влияния указанных факторов на скорость
движения, нагрев и интенсивность испарения капли жидкости в высокотемпературной газовой среде.
Проведено обобщение результатов этих исследований для определения возможных применений разработанной модели.
 
Автор:  Д. В. Антонов, Г. В. Кузнецов, П. А. Стрижак
Ключевые слова:  тепломассоперенос, газовая среда, капли жидкости, фазовые превращения, высокотемпературный нагрев, математическое моделирование
Стр:  1093

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ТЕЧЕНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАБОТУ ТЕПЛООБМЕННИКОВ С КОНДЕНСАЦИЕЙ ПАРА ВНУТРИ ТРУБ
Рассмотрено влияние характера движения охлаждающей среды в теплообменном аппарате на процесс конденсации пара в нем в случаях поперечного обтекания трубного пучка в аппарате, продольного обтекании труб в пучке в режимах прямотока и противотока, конденсации перегретого пара и неравномерного распределения охлаждающей среды в различных зонах аппарата. Установлено, что при поперечном обтекании первых рядов трубного пучка охлаждающей средой в аппарате возникают зоны с пониженной эффективностью теплообмена. Исследована зависимость потерь давления пара, конденсирующегося в теплообменнике в режимах противотока, прямотока и перекрестного тока. Получены и обобщены экспериментальные данные по температуре перегрева пара. Экспериментально установлено положительное влияние дросселя на линии отвода паровоздушной смеси к пароструйному эжектору при неравномерном
охлаждении параллельных каналов конденсатора и подтверждено наличие оптимального размера дросселя на линии отвода неконденсирующихся газов.  
Автор:  О. О. Мильман, С. А. Исаев, А. В. Птахин, А. В. Кондратьев, А. Ю. Картуесова, В. С. Крылов
Ключевые слова:  трубный пучок, конденсация пара, перегретый пар, неравномерное охлаждение, противоток, прямоток, дроссель, неконденсирующиеся газы
Стр:  1115

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СМАЧИВАНИЯ ЧАСТЕЙ ПАРОВОЙ КАМЕРЫ
Изучены условия электрохимического осаждения меди на медные пластины и влияние микрошероховатости их поверхности на смачивание пластин, что позволило определить оптимальные режимы нанесения покрытий на элементы паровых камер с целью создания таких элементов с контролируемыми свойствами смачивания.   
Автор:  О. Л. Войтик, К. И. Делендик, Н. В. Коляго, Л. Ю. Рощин
Ключевые слова:  микрошероховатость, краевой угол смачивания, гидрофильные и гидрофобные покрытия, гистерезис смачивания, электрохимическое осаждение
Стр:  1126

РАСЧЕТ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОРИСТЫХ ПРЯМОТОЧНЫХ ПАРОГЕНЕРИРУЮЩИХ КАНАЛОВ
Представлены результаты расчета эффективности пористых прямоточных парогенерирующих каналов в переходной области движения теплоносителя при граничных условиях первого рода. Полученные данные сравнивались с результатами расчетов для гладкостенной трубы. Показано, что при использовании воды в качестве теплоносителя возможно получение позитивных значений геометрических коэффициентов эффективности такого канала. Для исследуемого диапазона параметров указанных каналов не были найдены позитивные значения энергетических коэффициентов эффективности. Проанализированы зависимости коэффициентов эффективности пористого модельного канала от его основных режимноконструктивных параметров.  
Автор:  А. П. Лукиша
Ключевые слова:  теплогидравлическая эффективность, пористые парогенерирующие каналы, теплоноситель, вода, граничные условия первого рода
Стр:  1134

О ВЫБОРЕ ТОЧКИ ВВОДА РАЗДЕЛЯЕМОЙ СМЕСИ В КОЛОННУ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ
Рассмотрена задача о выборе точки ввода разделяемой смеси в колонну многокомпонентной ректификации по условию минимума диссипации при смешении потоков флегмы и смеси. Найдена оценка для минимального производства энтропии при смешении. Показано, как влияет необратимость процесса смешения в точке ввода на область допустимых режимов колонны. Предложен алгоритм расчета профиля концентраций компонентов смеси по высоте колонны.  
Автор:  А. И. Балунов, И. А. Сукин, А. М. Цирлин
Ключевые слова:  ректификация, оптимизационная термодинамика, производство энтропии, точка ввода разделяемой смеси, диссипация
Стр:  1146

ФОРМИРОВАНИЕ МОНО- И УЗКОДИСПЕРСНЫХ АНСАМБЛЕЙ КАПЕЛЬ ВОДНО-ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ В ПАРАХ ЛЕТУЧИХ КОМПОНЕНТОВ
Рассмотрено равновесное состояние капель раствора, формирующихся в парах летучих компонентов. Приведен критерий равновесия капель раствора с парами летучих органических соединений, на основе которого даны количественные оценки размеров капель в зависимости от парциального давления компонентов. В соответствии с термодинамическим описанием размер капель однозначно определен составом газовой среды. Сопоставлено равновесное состояние (радиус и концентрация) капель идеальных и реальных бинарных растворов при одинаковом составе газовой среды. Показано, что размер капель реальных растворов с положительным отклонением от идеальности превышает размер капель идеального раствора, а размер капель реальных растворов с отрицательным отклонением от идеальности меньше, чем у идеального раствора. Описанные закономерности проиллюстрированы микроскопическими фотографиями, демонстрирующими формирование ансамбля вторичных капель  
Автор:  В. Б. Федосеев, Е. Н. Федосеева
Ключевые слова:  дисперсная система, равновесие жидкость–пар, капли, идеальный и реальный растворы, размерный эффект, конденсация, испарение
Стр:  1154

ТЕПЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КУСТА ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН С МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫМИ ПОРОДАМИ НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ
Приведены результаты вычислительного эксперимента по определению теплового воздействия куста газодобывающих скважин на многолетнемерзлые породы для условий четырех месторождений Центральной Якутии — Средневилюйского, Среднетюнгского, Соболох-Ниджилинского и Толон-Мастахского. Соответствующая математическая задача решается в сопряженной постановке. При этом процесс оттаивания многолетнемерзлых пород описывается в рамках трехмерной задачи Стефана, а движение реального газа в скважинах — в рамках трубной гидравлики. Использованы реальные данные термокаротажа, пластовых давления и температуры, дебита, состава газа, теплофизических свойств горных пород. Вычислено оттаивание мерзлых пород в зависимости от глубины и времени, а также рассчитаны моменты времени смыкания таликовых зон соседних скважин.  
Автор:  В. А. Иванов, И. И. Рожин
Ключевые слова:  многолетнемерзлые породы, куст газовых скважин, задача Стефана, математическое моделирование
Стр:  1162

ГАЗОДИНАМИКА ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ФРАКЦИИ ПО УДЕЛЬНОМУ ВЕСУ
Построена математическая модель процесса разделения зернистых материалов по удельному весу в псевдоожиженных слоях на основе уравнений сохранения массы, импульса механики гетерогенных сред. Проведены вычислительные и физические эксперименты по изучению процесса разделения. Определены режимные и конструктивные параметры аппарата, которые обеспечивают необходимую степень разделения зернистого материала на фракции.  
Автор:  Ф. Г. Ахмадиев
Ключевые слова:  математическая модель, газодинамика, разделение, удельный вес, зернистый материал, псевдоожиженный слой
Стр:  1171

ГЕНЕРАЦИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ В КАВИТАЦИОННОМ РЕЖИМЕ
Рассматривается задача распыления мелкодисперсных аэрозолей с помощью распылителей специальных конструкций, реализующих режим кавитации. Проведено исследование образования мелкодисперсного аэрозоля с использованием модели импульсного распылителя, использующего энергию ВЭМ, и модели распылителя со специальной насадкой для создания встречных потоков. Для этих распылителей показана роль кавитации в получении мелкодисперсного жидкостного аэрозоля. Предложена математическая модель, описывающая процессы генезиса аэрозольного облака. Получены оценки критического давления для развития кавитации, скорости истечения, результирующих размеров капель в зависимости от геометрических параметров распылителей, давления в конструкции, физико-химических свойств жидкости. Экспериментальные исследования дисперсности и концентрации аэрозольных частиц проводились с помощью оптических методов измерений. Представлены результаты измерений дисперсных параметров аэрозоля в процессе кавитационного распыления жидкостей.  
Автор:  О. Б. Кудряшова, Е. В. Муравлев, Б. И. Ворожцов
Ключевые слова:  кавитация, мелкодисперсный аэрозоль, импульсный распылитель, арочная насадка
Стр:  1178

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В СОПРЯЖЕННОЙ СИСТЕМЕ ПЛАСТ–СКВАЖИНА
Построена интегральная математическая модель процесса нестационарной фильтрации газожидкостной смеси и даны решения полученных связанных уравнений. Полученная аналитическая формула позволяет определить динамику давления на забое скважины и продуктивность пласта в зависимости от параметров системы  
Автор:  Э. М. Аббасов, Т. С. Кенгерли, Н. Р. Абдуллаева
Ключевые слова:  интегральная модель, сопряженная система, дифференциальные уравнения, фильтрация, преобразование Лапласа, оригинал, жидкость
Стр:  1188

ВОЛНЫ РИМАНА И УДАРНЫЕ ВОЛНЫ В ПОРИСТОЙ ЖИДКОНАСЫЩЕННОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИ НЕЛИНЕЙНОЙ СРЕДЕ
В рамках классической теории Био рассматривается распространение плоских продольных волн в пористой жидконасыщенной среде с учетом нелинейной связи между деформациями и перемещениями твердой фазы. Показано, что математическая модель, учитывающая геометрическую нелинейность скелета среды, может быть сведена к системе эволюционных уравнений относительно смещений скелета среды и жидкости в порах. Система эволюционных уравнений, в свою очередь, в зависимости от наличия вязкости, сводится к уравнению простой волны или уравнению, внешне напоминающему уравнение Бюргерса. Решение уравнения Римана получено для колоколообразного начального профиля, показано характерное опрокидывание волны. Во втором случае решение найдено в виде стационарной ударной волны, имеющей профиль несимметричного кинка. Установлена связь амплитуды и ширины фронта ударной волны. Отмечено, что поведение нелинейных волн в таких средах отличается от стандартного, характерного для диссипативных недиспергирующих сред, распространение волн в которых описывается классическим уравнением Бюргерса.  
Автор:  В. И. Ерофеев, А. В. Леонтьева
Ключевые слова:  пористая среда (среда Био), геометрическая нелинейность, эволюционное уравнение, волна Римана, обобщенное уравнение Бюргерса, стационарная ударная волна
Стр:  1197

О ВЛИЯНИИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЦИЛИНДРОВ РОТОРНОГО АППАРАТА НА НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕГО РАБОТЫ
Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по определению влияния геометрических параметров рабочих органов многоцилиндрового роторного аппарата, режимных параметров обработки и расхода обрабатываемой среды на дисперсный состав капель эмульсий, формируемых в радиальном зазоре между цилиндрами ротора и статора. Установлено, что диссипация мощности в радиальном зазоре аппарата в значительной мере зависит как от порядка размещения цилиндров рабочих органов аппарата, так и от расхода обрабатываемой среды. Наибольшая эффективность процесса эмульгирования в роторном аппарате достигается при условии, когда профиль окружной скорости имеет значительную кривизну вблизи поверхности ротора. Установлено, что получению такого профиля способствует увеличение расхода обрабатываемой среды через аппарат в случае, если внутренним цилиндром в паре "ротор–статор" является цилиндр статора, и наоборот — снижение расхода, если внутренним цилиндром является цилиндр ротора.  
Автор:  А. А. Кухленко, М. С. Василишин
Ключевые слова:  роторный аппарат, эмульгирование, течение в зазоре, диссипация мощности, диаметр капель
Стр:  1204

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В РЕАГИРУЮЩИХ СКВАЖИНАХ ПРИ ГИДРОПРОСЛУШИВАНИИ ПЛАСТОВ
При использовании метода гидропрослушивания пластов в возмущающей скважине путем изменения режима ее работы создается импульс давления, распространяющийся по пласту и регистрируемый в реагирующей скважине. По результатам обработки получаемой зависимости давления в стволе скважины от времени, отождествляемой с зависимостью пластового давления от времени в точке расположения реагирующей скважины, путем сопоставления с определенными аналитическими соотношения определяются параметры пласта. Учитывается то обстоятельство, что давление в стволе реагирующей скважины следует за изменением пластового давления в окрестности реагирующей скважины с некоторым запаздыванием, обусловленным процессами фильтрационного массообмена жидкостью между стволом скважины и ее призабойной зоной. Математический анализ этого процесса массообмена, представленный в работе, показывает, что время запаздывания может составлять 4–5 часов и более в зависимости от параметров пласта и пластового флюида, что обусловливает заметное различие между кривыми давления в стволе реагирующей скважины и пластовым давлением. В работе получено аналитическое выражение времени запаздывания, позволяющее корректно воспроизводить зависимость пластового давления от времени и, соответственно, повысить достоверность данных анализа результатов гидропрослушивания пластов.  
Автор:  А. М. Свалов
Ключевые слова:  гидропрослушивание пластов, параметры пласта, реагирующая скважина, время запаздывания, пластовое давление
Стр:  1216

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОСТРУЙНОГО СТЕРЖНЕВОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ С ДОЗВУКОВОЙ СТРУЕЙ
Рассматривается схема газоструйного стержневого излучателя гартмановского типа с дозвуковой струей и схема измерения его акустических параметров. В этом излучателе, в отличие от генератора Гартмана, используется не цилиндрическая, а кольцевая струя, движущаяся вдоль тонкого круглого цилиндра (стержня), расположенного на оси сопла излучателя. Проведено параметрическое исследование характеристик газодинамических и акустических процессов, возникающих в трубной полости газоструйного стержневого излучателя при взаимодействии дозвуковой струи газа с этой полостью, и рассмотрена нестационарная структура течения внутри резонатора излучателя. Даны рекомендации по выбору схем излучателей с учетом их практической реализации  
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, А. В. Ефремов, А. И. Цветков
Ключевые слова:  газоструйный излучатель, эффект Гартмана, акустика, дозвуковая струя, генерация звука, амплитудно-частотные характеристики
Стр:  1220

ДИНАМИКА ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАНАЛАХ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
Пузырьковая жидкость с горючей смесью газов является взрывчатым веществом, в котором при воздействии импульсом давления около 10–20 атмосфер может возникать детонационная волна с амплитудой до 100 атмосфер. Массовая калорийность такого взрывчатого вещества на шесть и более порядков ниже, чем обычных твердых, жидких и газообразных взрывчатых материалов. Кроме того, в горючих жидкостях, содержащих завесы с паровоздушными пузырьками, резкие толчки при транспортировке могут способствовать образованию детонационных волн, приводящих к аварийным ситуациям. Поэтому изучение детонационных волн в пузырьковых средах интересно как с точки зрения обеспечения взрывобезопасности, так и с точки зрения проблемы передачи информации в жидкости в виде волн. В данной работе численно исследуется распространение детонационных волн в цилиндрическом канале с внезапным расширением, заполненном пузырьковой жидкостью. Анализируются возможные сценарии динамики детонационных волн после их перехода в расширяющуюся часть канала. Установлено влияние объемного содержания горючего газа и геометрических параметров канала на распространение и срыв детонационной волны. Показано, что возможны два режима распространения детонации при переходе детонационной волны в расширяющуюся зону: непрерывное распространение детонации и срыв детонации.  
Автор:  И. К. Гималтдинов, Е. Ю. Кочанова
Ключевые слова:  пузырьковая жидкость, волны, двумерность, срыв детонации, канал сложной формы
Стр:  1233

ДИНАМИКА ВСПЛЫТИЯ ПУЗЫРЬКОВОГО КЛАСТЕРА
Представлены результаты экспериментального исследования всплытия кластера пузырьков воздуха в вязкой жидкости оптическим методом. Разработана установка для формирования компактного кластера монодисперсных пузырьков с заданными диаметром и объемной концентрацией. Показано, что скорость всплытия кластера пузырьков выше скорости всплытия одиночного пузырька и зависит от их количества, диаметра и расстояния между пузырьками. Получена эмпирическая зависимость коэффициента сопротивления кластера пузырьков воздуха, всплывающего в глицерине, от числа Рейнольдса.  
Автор:  В. А. Архипов, С. А. Басалаев, К. Г. Перфильева, А. С. Усанина
Ключевые слова:  пузырьковый кластер, коэффициент сопротивления, оптический метод, экспериментальное исследование
Стр:  1243

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЯ СКОРОСТИ И ДАВЛЕНИЯ ВНУТРИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО ЛУНОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА ВИХРЕЙ
Представлены результаты экспериментальных исследований пространственно-временных характеристик полей скорости течения и давления внутри полусферической лунки на плоской поверхности. Установлены особенности формирования и развития вихревых структур внутри лунки и их взаимодействия с обтекаемой поверхностью лунки и пограничным слоем. Получены интегральные, спектральные и корреляционные характеристики поля пульсаций скорости течения в лунке и полей динамического и пристеночного давлений в ней. Определены скорости и направления переноса крупномасштабных вихревых структур внутри лунки. Установлены частоты вращения крупномасштабных вихрей в лунке, выбросов этих вихрей из лунки, осцилляций вихревого течения внутри лунки и автоколебаний вихревых структур сдвигового слоя, а также субгармоники и гармоники высших порядков этих частот  
Автор:  В. А. Воскобойник, А. А. Воскобойник, В. Н. Турик, А. В. Воскобойник
Ключевые слова:  полусферическая лунка, вихревая структура, поля скорости и давления
Стр:  1248

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ И РАЗРУШЕНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ БОМБ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ИЗВЕРЖЕНИИ ПОДВОДНЫХ ВУЛКАНОВ
Проведены теоретические исследования динамики и разрушения магматических бомб, образующихся при извержении подводных вулканов. Использованы методы механики сплошной среды для математического моделирования динамики и разрушения исследуемых объектов. При этом предполагалось, что механическое поведение материала магматической бомбы подчиняется закону линейно-упругого деформирования твердого тела.  
Автор:  В. А. Андрущенко, В. А. Головешкин, И. В. Мурашкин, Н. Н. Холин
Ключевые слова:  извержение подводного вулкана, магматическая бомба, математическое моделирование, линейная упругость, разрушение
Стр:  1265

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТРУБ С РАВНОМЕРНОЙ СПЛОШНОЙ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ В ВИДЕ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ РАЗЛИЧНОГО ПРОФИЛЯ И ВСТАВЛЕННОЙ СКРУЧЕННОЙ ЛЕНТОЙ
Приведены результаты экспериментального исследования гидравлического сопротивления труб с нарезанной внутри метрической резьбой треугольного, прямоугольного и скругленного профилей с высотой выступа от 0.25 до 1.25 мм при течении воздуха и со вставленной скрученной лентой. Степень закрутки изменялась в диапазоне от 2.5 до 7. Получен большой массив данных по гидравлическому сопротивлению труб с метрической резьбой различного профиля и вставленной скрученной лентой. Проанализировано влияние на гидравлическое сопротивление числа Рейнольдса Re, степени закрутки и относительной высоты шероховатости при ламинарном и турбулентном с макровихрями режимами течения закрученного потока. Получены обобщающие зависимости для расчета коэффициента гидравлического сопротивления труб с треугольным профилем в зависимости от степени закрутки и относительной высоты шероховатости при Re = 3000–80 000.  
Автор:  А. В. Злобин, С. Э. Тарасевич
Ключевые слова:  гидравлическое сопротивление, метрическая резьба, шероховатость, закрутка потока, скрученная лента
Стр:  1271

ПОЛЕ СКОРОСТИ ЗА ПЛАСТИНОЙ, УСТАНОВЛЕННОЙ ВО ВНУТРЕННЕЙ ОБЛАСТИ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ
Представлены результаты экспериментального исследования поля скорости в турбулентном пограничном слое за тонкой (0.00045 м) трехмерной пластиной. Хорда пластины (длина в направлении потока) равна 0.55δ (δ — толщина пограничного слоя), а ее ширина — 1.0δ. Пластина установлена под нулевым углом атаки в центре водяного канала на расстоянии 0.09δ от поверхности. Измерения поля скорости выполнены Particle Image Velocimetry методом при числе Рейнольдса Reh = 7750, рассчитанном по полуширине канала и скорости в центре канала. Показано, что средняя скорость увеличивалась в логарифмической области пограничного слоя на расстоянии трех его толщин за пластиной. Пульсации продольной скорости снижались в буферной области пограничного слоя, но возрастали в логарифмической области. Вертикальные пульсации уменьшались только до расстояния 0.8δ за пластиной, а ниже по течению были выше, чем в невозмущенном пограничном слое. Высокое разрешение поля скорости (50  ⋅  10–6 м) позволило определить сдвиговые напряжения на стенке по градиенту скорости в ламинарном подслое. Сдвиговые напряжения на поверхности за пластиной снижались в интервале, где отмечен рост средней скорости в логарифмической области. Максимальное снижение сдвиговых напряжений имело место на расстоянии 1.8δ и составляло ~33%. Влияние кромочных эффектов проявлялось в менее интенсивном снижении напряжений сдвига и на более коротком интервале за пластиной.  
Автор:  В. Л. Жданов, И. Г. Кухарчук, В. И. Терехов
Ключевые слова:  водяной канал, турбулентный пограничной слой, сдвиговые напряжения, PIV
Стр:  1278

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТРЫВНЫХ ПОТЕРЬ В РАБОЧИХ КОЛЕСАХ РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ ТУРБИН
Использование основных уравнений гидродинамики, записанных для участка сужения потока на входе в межлопаточный канал рабочего колеса радиально-осевых турбин при значительных углах атаки и участка последующего расширения до присоединения к стенкам канала, позволило получить аналитические зависимости (характеристики) потерь от углов входа потока в канал. При этом учитывается циркуляция на входе в канал, которая оказывает заметное влияние на фактический угол поступившего в канал потока. Полученная методика расчета потерь позволяет также учесть толщину лопаток, от которой зависит область нечувствительности к углу атаки, и определить соответствующие углы входа потока, ограничивающие эту область. Характеристики рабочих колес радиально-осевых турбин, полученные с использованием разработанной методики, хорошо согласуются с известными экспериментальными данными в широком диапазоне углов входа потока.  
Автор:  Ю. А. Гришин, В. Н. Бакулин
Ключевые слова:  радиально-осевая турбина, рабочее колесо, угол атаки, циркуляция, отрывные потери, характеристики
Стр:  1285

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТРЫВНЫХ ПОТЕРЬ В РАБОЧИХ КОЛЕСАХ РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ ТУРБИН
Использование основных уравнений гидродинамики, записанных для участка сужения потока на входе в межлопаточный канал рабочего колеса радиально-осевых турбин при значительных углах атаки и участка последующего расширения до присоединения к стенкам канала, позволило получить аналитические зависимости (характеристики) потерь от углов входа потока в канал. При этом учитывается циркуляция на входе в канал, которая оказывает заметное влияние на фактический угол поступившего в канал потока. Полученная методика расчета потерь позволяет также учесть толщину лопаток, от которой зависит область нечувствительности к углу атаки, и определить соответствующие углы входа потока, ограничивающие эту область. Характеристики рабочих колес радиально-осевых турбин, полученные с использованием разработанной методики, хорошо согласуются с известными экспериментальными данными в широком диапазоне углов входа потока.  
Автор:  Ю. А. Гришин, В. Н. Бакулин
Ключевые слова:  радиально-осевая турбина, рабочее колесо, угол атаки, циркуляция, отрывные потери, характеристики.
Стр:  1285

EXACT SOLUTION FOR ISOTHERMAL FLOW BEHIND A SHOCK WAVE IN A SELF-GRAVITATING GAS OF VARIABLE DENSITY IN AN AZIMUTHAL MAGNETIC FIELD
Similarity solution for the propagation of a spherical shock wave in a self-gravitating perfect gas with an azimuthal magnetic field in the case of isothermal flow is investigated. The density and azimuthal magnetic field strength in the ambient medium are assumed to vary and obey power laws. An exact similarity solution obtained using the McVittie method in the case of isothermal flow is reported for the first time. The obtained solutions show that the radial fluid velocity, density, pressure, magnetic field strength, and the mass tend to zero as the point of symmetry is approached. The effects of the changes in the values of the adiabatic exponent g and the exponent w in the variation of an initial density are considered in detail. It is shown that the magnetic field strength and mass increase with g, whereas an increase in w exerts the reverse effect on these flow variables.  
Автор:  G. Nath, Mrityunjoy Dutta, S. Chaurasia
Ключевые слова:  shock waves, similarity solution, gravitation, perfect gas, magnetogasdynamics, exact solution
Стр:  1292

PARAMETRIC STUDY OF NATURAL CONVECTION INSIDE A PARTITIONED CAVITY IN THE PRESENCE OF A MAGNETIC FIELD
Steady laminar natural convection flow is studied numerically. The flow domain is a differentially heated square cavity with two partitions that is exposed to a constant horizontal magnetic field. A finite volume-based code is developed by the SIMPLER algorithm. A parametric study is carried out, using different values of the Rayleigh numbers, partition positions, partition heights, and the Hartmann numbers (from zero to 200). It is found that the Nusselt number is an increasing function of the Rayleigh number, but a decreasing function of the partition height and Hartmann number. The position of the partitions affects the streamlines and isotherms, but has a minimal effect on the mean Nusselt number. In addition, the results show that for low partition heights convective heat transfer in a cavity is significant, the braking effect of the Lorentz force is more pronounced, and the mean Nusselt number decreases considerably with increasing magnetic field strength.  
Автор:  M. Pirmohammadi, A. Salehi-Shabestari
Ключевые слова:  magnetic field, natural convection, partitioned cavity
Стр:  1300

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЖИГАНИЯ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СРЕДЕ
Исследован процесс зажигания типичных лесных горючих материалов (листьев березы) в диапазоне температур, характерных для верхового лесного пожара. Определены времена задержки зажигания листовой пластины березы в зависимости от температуры окружающей среды. Выявлен механизм возгорания листвы в высокотемпературной среде. На основе экспериментальных данных предложена математическая модель для классификации лесных горючих материалов.    
Автор:  Н. В. Барановский, В. А. Кириенко
Ключевые слова:  зажигание, лесной горючий материал, верховой лесной пожар, время задержки зажигания, эксперимент, высокотемпературная среда, математическая модель
Стр:  1310

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОАГУЛЯЦИИ ЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ОТХОДЯЩИХ ГАЗАХ ПРИ ВИБРАЦИОННОМ ГОРЕНИИ ТВЕРДОГО БИОТОПЛИВА
Рассмотрено влияние звуковых колебаний на процесс коагуляции частиц сажи, взвешенных в потоке продуктов сгорания древесины и торфа. Показано, что при характерных параметрах вибрационного горения этих материалов основным фактором роста частиц сажи в процессе их коагуляции является оседание мелких частиц, хорошо увлекаемых газом, на крупные, которые обтекаются газом, но плохо им увлекаются  
Автор:  О. Г. Стоник, В. Д. Гешеле, С. А. Ковалев
Ключевые слова:  вибрационное горение, коагуляция, экология
Стр:  1316

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ВЯЗКОСТНО-ГРАВИТАЦИОННОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В КОНТУРНОМ ТЕРМОСИФОНЕ
Выполнено численное моделирование полей скорости и температуры при ламинарном течении жидкости в лабораторном экспериментальном контурном термосифоне (контуре естественной циркуляции). Подъемной секцией служила вертикальная электрообогреваемая круглая труба. Расчеты проведены для случая обогрева трубы по всей длине для условий постоянной плотности теплового потока на стенке. Рассмотрена конструкция контура, в котором местные потери давления и потери давления на трение в опускной трубе пренебрежимо малы по сравнению с потерями давления на трение в подъемной секции.         Предмет анализа — ламинарный режим течения. В этом режиме в потоках, возникающих исключительно под действием термогравитационных сил, коэффициент сопротивления трения изменяется вдоль потока наиболее сложным образом. По результатам расчета полей скорости и температуры определены продольные изменения коэффициентов сопротивления трения и теплоотдачи. В целом, согласно результатам 2D численного моделирования коэффициенты сопротивления трения в основном зависят от изменения вдоль потока градиента скорости на стенке вследствие практически непрерывной перестройки профиля скорости вдоль всей зоны обогрева. Форма профилей скорости и степень их деформации в свою очередь зависят от плотности теплового потока на стенке и гидравлического диаметра. Показано, что в однофазном контуре естественной циркуляции (т. е. в условиях, когда движение жидкости осуществляется исключительно под действием термогравитационных сил) касательные напряжения на стенке изменяются вдоль зоны обогрева сложным образом, и коэффициент сопротивления трения для использования в одномерных расчетах не может быть описан простой зависимостью вида ξ = a/Reb . Во всех рассчитанных режимах, включая режим с наименьшей из рассмотренных плотностью теплового потока на стенке, числа Нуссельта превышали стабилизированные значения для условий вынужденного течения с постоянными теплофизическими свойствами. По мере удаления от входа в зону обогрева числа Нуссельта сначала монотонно уменьшаются, достигают минимальных значений, а затем начинают возрастать.  
Автор:  Л. А. Сукомел, О. Н. Кабаньков, В. Б. Анкудинов
Ключевые слова:  контурный термосифон, вязкостно-гравитационное течение, термогравитационные силы, естественная циркуляция, теплообмен, трение, численное моделирование
Стр:  1319

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ БИОМАТЕРИАЛОВ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ, ВЛАЖНОСТИ И ДАВЛЕНИЯ
Описан новый метод определения кинетических коэффициентов для потенциалов температуры, влажности и давления на основе экспериментальных данных кривой сушки капиллярно-пористых тел. Этот метод включает: численное моделирование для задачи расчета потенциалов переноса температуры, влаги и давления в процессе сушки, основанный на процедуре использования метода конечных элементов в сочетании с пошаговым конечно-разностным методом для системы дифференциальных уравнений в частных производных и формулировку обратной задачи в виде минимизации квадрата функции невязок от полученной экспериментальной кривой потенциала влажности. На основе этого метода были найдены уточненные коэффициенты кинетических потенциалов для многих материалов после обработки импульсным электрическим полем и восстановлены кривые зависимостей потенциалов температуры и давления, которые не наблюдались в эксперименте. Представленный подход является весьма полезным для изучения механизма процесса сушки с предварительной обработкой импульсным электрическим полем и объяснения возникающих эффектов, а уточненные кинетические коэффициенты на основе экспериментальных данных способствуют обоснованию процессов, протекающих в объекте сушки.  
Автор:  И. А. Шорсткий, В. С. Косачев, Е. П. Кошевой
Ключевые слова:  кинетический коэффициент, обратная задача, тепломассоперенос, сушка, потенциал, численное моделирование, импульсное электрическое поле
Стр:  1330

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА ТЕЧЕНИЕ ВЯЗКОУПРУГОЙ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ
Исследованы гидродинамика установившегося неизотермического течения вязкоупругой полимерной среды в плоском канале и теплообмен в нем при граничных условиях первого рода. Рассматривалось течение жидкости с низким значением критерия Рейнольдса и высоким значением критерия Пекле, что позволило пренебречь силами тяжести и инерции, а также продольной теплопроводностью среды. С реологической точки зрения расплав полимера представляет собой вязкоупругую жидкость, поэтому в качестве реологической модели среды использовалась модель жидкости Фан-Тьен–Таннера с вязкостью, зависящей от температуры и давления. Рассматривалась высоковязкая среда, поэтому в уравнение энергии ее течения был включен диссипативный член. С использованием указанной реологической модели из уравнения движения жидкости был получен в явном виде профиль скорости ее течения. Установлено, что зависимость вязкости жидкости от температуры и давления оказывает заметное влияние на распределение числа Нуссельта и среднемассовой температуры жидкости по длине канала. Показано, что учет температурной зависимости вязкости жидкости ведет к снижению роли диссипации энергии ее течения в процессе его разогрева и что зависимость вязкости жидкости от давления, наоборот, значительно усиливает диссипативный эффект. Задача решена численно методом конечных разностей.  
Автор:  А. В. Баранов
Ключевые слова:  вязкоупругая жидкость, теплообмен, неизотермическое течение, диссипация
Стр:  1342

ОЦЕНКА СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА
Представлены физико-химические свойства исследуемой многокомпонентной дисперсной системы — газового конденсата. Определены структурно-механические характеристики образца и фазовые переходы, возникающие при понижении температуры перекачки при пусковом и установившемся режимах течения. Определены значения энергии активации вязкого течения на участках температур, соответствующих жидкому и квазижидкому типам. Получены оптимальные значения температур для транспортировки газового конденсата на участке конденсатопровода "Уренгой−Пурпе" с учетом режима течения.  
Автор:  А. А. Бойцова, С. В. Строкин
Ключевые слова:  реология, газовый конденсат, структурно-механические свойства, фазовый переход, энергия активации вязкого течения, режим течения
Стр:  1349

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ