Расчетное исследование теплового состояния транс- и сверхзвуковых каналов большого удлинения при различных степенях закрутки вдуваемого охладителя

Каналы большого удлинения с транс- и сверхзвуковыми скоростями течения достаточно часто применяются в энергетических и силовых установках различного назначения. Во многих случаях реализация их проточного охлаждения сопряжена со значительными конструктивными сложностями или невозможна ввиду отсутствия жидкого охладителя. Высокий уровень теплового нагружения стенок каналов требует решения задачи их защиты, в том числе за счет применения системы завесного охлаждения. Рассмотрена актуальная проблема повышения эффективности завесного охлаждения трансзвуковых каналов большого удлинения (снижения необходимого массового расхода охладителя) путем оптимизации закрутки потока. Получены расчетные зависимости, позволяющие оценить влияние конструктивных факторов, режима течения и турбулентности потока на эффективность завесного охлаждения. Приведенные результаты могут быть использованы при проектировании высокотемпературных трактов и выхлопных устройств газогенераторов, насадков технологических установок, камер смешения и дожигания.

Литература

[1] Арефьев К.Ю. Исследование методов интенсификации процесса разложения оксида азота в малогабаритных газогенераторах с резонансной газодинамической системой инициирования рабочего процесса // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 6. С. 60-65.

[2] 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.

[3] Каримова А.Г., Дезидерьев С.Г., Зубарев В.М., Хабибуллин М.Г. Результаты экспериментального исследования процессов теплообмена и эффективности тепловой завесы при пористом вдуве // Изв. вузов. Авиационная техника. № 1. 2006. С. 37-39.

[4] Воронецкий А.В., Александров В.Ю., Арефьев К.Ю. Расчетное исследование системы газового завесного охлаждения трансзвуковых цилиндрических каналов большого удлинения // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 3. С. 15-22.

[5] Perepechko L.N. Investigation of heat mass transfer processes in the boundary layer with injection // Arch. Thermodynamics. 2000. Vol. 21. No. 3-4. P. 41-54.

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

[7] Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепловая завеса при турбулентном пограничном слое газа // ТВТ. 1963. Т. 1. № 2. С. 281-290.

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

[9] Borovoi V.Ya., Skuratov A.S., Surzhikov S.T. Study of convective heating of segmental-conical Martian descent vehicle in shock wind tunnel // AIAA Paper-2634. 2004.

[10] Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA Journal. August 1994. Vol. 32. P. 1598-1605.

[11] User’s manual on website "Software products and services from ANSYS and Fluent": http://www.fluent.com

[12] Aleksandrov V.J., Arefyev K.J. Numerical simulation and selection pall cooling gasdynamic canal // XXII International Conference on the Methods of Aerophysical Research, abstracts, part I, Novosibirsk, Russia, 2014. P. 6.