Экспериментальное и численное исследование теплообмена высокоэнтальпийных недорасширенных струй воздуха с цилиндрическими моделями

На индукционном плазмотроне ВГУ‑4 проведены эксперименты по теплообмену в недорасширенных сверхзвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха при давлении в барокамере 8.5 гПа. При расходе воздуха 3.6 г/с и мощностях ВЧ‑генератора 45 кВт (режим 1) и 64 кВт (режим 2) измерены вдоль оси струй диссоциированного воздуха тепловые потоки к поверхности меди в критической точке водоохлаждаемых цилиндрических моделей диаметром 30 мм с плоским торцом, а также с полусферическим носком. В этих же режимах измерены давления торможения с помощью трубки Пито, имеющий форму цилиндра диаметром 30 мм с плоским торцом и с полусферическим притуплением с приёмным отверстием диаметром 14 мм. Для условий экспериментов в рамках уравнений Навье—Стокса и Максвелла проведены расчеты течений в разрядном канале плазмотрона и в истекающих из разрядного канала сверхзвуковых недорасширенных струях, рассчитаны тепловые потоки к экспериментальным моделям.

Ключевые слова

ВЧ‑плазмотрон, диссоциированный воздух, недорасширенная струя, теплообмен, тепловой поток, давление торможения, численные расчеты

Источник финансирования

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных исследований Российской академии наук, по теме государственного задания (№ госрегистрации АААА-А17–117021310383–2) и при частичной поддержке гранта РФФИ 17–01–00054 с использованием Суперкомпьютерного комплекса МГУ.

Получено

17.10.2018

Дата публикации

24.11.2018

Кол-во символов

931

Цитировать Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться

ГОСТ	Гордеев А. Н. , Колесников А. Ф. , Сахаров В. И. Экспериментальное и численное исследование теплообмена высокоэнтальпийных недорасширенных струй воздуха с цилиндрическими моделями // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа – 2018. – Номер 5 C. 125-133 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/mzg/s056852810001801-2-1 (дата обращения: 24.04.2024). DOI: 10.31857/S056852810001801-2
MLA	Gordeev, A., Kolesnikov, A., Sakharov, V. "Experimental and Numerical Study of Heat Transfer of High-Enthalpy Underexpanded Air Jets with Cylindrical Models." Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika zhidkosti i gaza 5 (2018):125-133. DOI: 10.31857/S056852810001801-2
APA	Gordeev A., Kolesnikov A., Sakharov V. (2018). Experimental and Numerical Study of Heat Transfer of High-Enthalpy Underexpanded Air Jets with Cylindrical Models. Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika zhidkosti i gaza (5), pp.125-133 DOI: 10.31857/S056852810001801-2

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 929

Оценка читателей: голосов 0

1. Park C., Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics. New York.: Wiley,1990.

2. Колесников А. Ф. Условия моделирования в дозвуковых течениях теплопередачи от высокоэнтальпийного потока к критической точке затупленного тела // Изв. РАН. МЖГ. 1993. № 1. С. 172–180.

3. Колесников А. Ф. Условия локального подобия термохимического взаимодействия высокоэнтальпийных потоков газов с неразрушаемой поверхностью // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. № 1. С. 118–125.

4. Колесников А. Ф., Сахаров В. И. Подобие теплообмена модели в недорасширенных струях диссоциированного воздуха в ВЧ‑плазмотроне и при обтекании сферы высокоскоростным потоком в земной атмосфере // Изв. РАН. МЖГ. 2016. № 3. С. 115–120.

5. Гордеев А. Н., Колесников А. Ф. Индукционные плазмотроны серии ВГУ // Актуальные проблемы механики. Физико-химическая механика жидкостей и газов. М.: Наука, 2010. С. 151–177.

6. Афонина Н. Е., Васильевский С. А., Громов В. Г., Колесников А. Ф., Першин И. С., Сахаров В. И., Якушин М. И. Течение и теплообмен в недорасширенных струях воздуха, истекающих из звукового сопла плазмотрона // Изв. РАН. МЖГ. 2002. № 5. С. 156–168.

7. Сахаров В. И. Численное моделирование термически и химически неравновесных течений и теплообмена в недорасширенных струях индукционного плазмоторона // Изв. РАН. МЖГ. 2007. № 6. С. 157–168.

8. Гордеев А. Н., Колесников А. Ф., Сахаров В. И. Течение и теплообмен в недорасширенных струях индукционного плазмотрона // Изв. РАН. МЖГ. 2011. № 4.С. 130–142.

9. Башкин В. А., Егоров И. В., Жестков Б. Е., Шведченко В. В. Численное исследование поля течения и теплообмена в тракте высокотемпературной аэродинамической установки // Теплофизика высоких температур. 2008. Т. 46. № 5. C. 771–783.

10. Горшков А. Б. Численное моделирование обтекания моделей в струе высокочастотного плазмотрона // Космонавтика и ракетостроение. 2004. № 3(36). С. 54–61.

11. Власов В. И. Теоретическое исследование течения высокотемпературного газа в разрядной и рабочей камерах ВЧ- плазмотрона // Космонавтика и ракетостроение. 2003. № 23. С. 18–26.

12. Егоров И. В., Жестков Б. Е., Шведченко В. В. Определение каталитической активности материалов при высоких температурах в гиперзвуковой трубе ВАТ‑104 // Уч.зап. ЦАГИ. 2014. Т. XLV. № 1. С. 3–13.

13. Afonina N. E., Gromov V. G., Sakharov V. I. HIGHTEMP technique for high temperature gas flows simulations // Proc. 5th Europ. Symp. on Aerothermo-dynamics for Spase Vehicles. Cologne, Germany, 2005. SP 563. P. 323–328.

14. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справ. изд., М.: Наука, 1979. Т. 1. 495с; Т. 2. 327 с.

15. Васильевский С. А., Колесников А. Ф. Численное моделирование течений равновесной индукционной плазмы в цилиндрическом канале плазмотрона // Изв. РАН. МЖГ. 2000. № 5. С. 164–173.

16. Симоненко Е. П., Симоненко Н. П., Гордеев А. Н., Колесников А. Ф., Севастьянов В. Г., Кузнецов Н. Т. Золь-гель синтез ультравысоко-температурных керамических материалов HfB2-SiC и изучение их поведения в высокоэнтальпийных потоках воздуха // Перспективные технологии, материалы и приборы для космических исследований и земных приложений. Сб. кратких статей. 8‑я Междунар. конф. «Космический вызов XXI в. Перспективные технологии, материалы и приборы для космических исследований (SPACE’2017)», Сочи, 16–21 октября 2017 г., ISBN978–5–91845–076–5. С. 91–94.