Экспериментальный стенд и методика обработки экспериментальных данных исследования течения с теплоотдачей в полости поворота потока на 90°

Фальков В.О.; Панченко В.А.; Зуев А.А.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

диска. Выявлена необратимая деструкция (уменьшение вязкости) исследуемой суспензии, которая усиливается при многократном воздействии. Отмечено, что после первого прохождения полостей вращения высокооборотного агрегата подачи степень деструкции составляет до 30 %. Расчетные зависимости по мощности и балансу энергии подтверждены опытными данными. При этом установлены значения температуры и характер распределения тепловых потоков в полости вращения ротора агрегата подачи топливных компонентов.

Библиографические ссылки

1. Архипов В. А., Коротких А. Г., Кузнецов В. Т., Савельева Л. А. Влияние дисперсности добавок ме-

таллов на скорость горения смесевых композиций // Химическая физика. 2004. Т. 23, № 9. С. 18-21.

2. Гремячкин В. М. К теории воспламенения металлических частиц // ФГВ. 1983. № 3. С. 9-14.

3. Краев М. В., Кучкин А. Г., Карасев В. П. Износ гидродинамического уплотнения при работе на суспензиях // Надежность и долговечность деталей машин : сб. науч. тр. Красноярск, 1974. С. 229-231.

4. Краев М. В., Овсянников Б. В., Шапиро А. С. Гидродинамические радиальные уплотнения высокооборотных валов. М. : Машиностроение, 1976.

УДК 669.713.7

В. О. Фальков, В. А. Панченко Научный руководитель - А. А. Зуев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ С ТЕПЛООТДАЧЕЙ В ПОЛОСТИ ПОВОРОТА

ПОТОКА НА 90°

Разработан экспериментальный стенд исследования течения с теплоотдачей в полости поворота потока на 90°, так же разработана методика обработки экспериментальных данных.

Существующие на сегодняшний день методики расчета течения потока с теплоотдачей при повороте на 90° носят эмпирический характер и основаны на обработке экспериментальных результатов, что не всегда обеспечивает требуемую точность расчета и широкий диапазон изменения гидродинамических и геометрических параметров. Необходимость экспериментально-теоретического уточнения расчетных методик является актуальной задачей, которая позволит существенно снизить материальные и временные затраты на эскизное проектирование, испытания и доводку современных образцов двигателей и энергосиловых установок летательных аппаратов.

С этой целью разработан и изготовлен экспериментальный стенд, предназначенный для поддержания и обеспечения требуемых режимных параметров. Обеспечения подготовки рабочего тела для экспериментальных установок, подвода и отвода требуемых расходов рабочего тела и охлаждающей жидкости. Установка исследования течения в канале поворота потока на 90° (см. рисунок) предназначена для экспериментально-теоретического уточнения расчетных методик течения с теплоотдачей в полостях характерных энергетическим установкам летательных аппаратов. Нагретый воздух подается в экспериментальную установку, проходит 10 гидравлических диаметров для стабилизации потока, затем попадает на экспериментальный участок поворота потока, где снимается распределение гидродинамических параметров и отводится тепловой поток.

Снятие тепла осуществляется с днища полости поворота при помощи установленного теплообмен-ного аппарата с циркулирующей водой. Для проведения дальнейших исследований на экспериментальном участке выполнены дополнительные теплообменные аппараты, установленные на стенках большого и малого радиусов. Производится измерение статического давления и динамического давления. Измерение температуры воздуха и воды на входе и выходе из экспериментального. Производится измерение расходов воздуха и воды. Для определения среднего коэффициента теплоотдачи используется метод теплообменника. Это позволяет исключить измерение температуры стенки, что существенно упрощает конструкцию экспериментальных участков, проведение эксперимента и обработку экспериментальных данных. Кроме того, повышается точность данных, т.к. проблема достоверного измерения температуры стенки является сложной задачей.

Количество тепла, переданного на экспериментальном участке от воздуха к воде, определяются по изменению температуры воздуха:

б, = с£р* Т - Т, 2).

Для контроля теплового баланса количество переданного тепла определяется так же по изменению температуры воды:

й = С1СР1 (Т12 - ТлХ где Ср2 и Ср1 средняя теплоемкость воздуха и воды соответственно.

Секция «Энергодвигательные установки и системы терморегулирования»

Экспериментальный участок поворота потока на 90°

Средний коэффициент теплоотдачи горячего воздуха на экспериментальном участке вычисляется по определенному в ходе эксперимента коэффициенту теплопередачи, известному коэффициенту теплоотдачи от стенки к охлаждающей воде в теплооб-менном аппарате экспериментальной установки и известному тепловому сопротивлению стенки.

Определяем: значения температур в измеряемых точках; объемный расход воздуха; расход воды; статическое и полное давление воздуха на входе и выходе из экспериментальных участков установки. Производим обработку экспериментальных данных: определяем скорость в ядре потока; определяем количество тепла, переданного на экспериментальном участке от воздуха к воде; определяем критерии Рейнольдса, Грасгофа и Нуссельта для воздуха и воды; определяем коэффициенты теплоотдачи от стенки к воде и от воздуха в стенку; далее определя-

ем средние температуры со стороны воды и со стороны воздуха. Определяем расхождение экспериментальных и теоретических зависимостей.

В результате работы выбрана и обоснована методика проведения экспериментальных исследований течения с теплоотдачей в полостях поворота потока на 90° позволяющая с требуемой точностью провести экспериментальное исследование. Спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд с набором сменных экспериментальных установок, позволяющий провести исследования теплоотдачи при течении в полостях поворота потока на 90° в области определения конструктивных и режимных параметров.

УДК 533.6(075.8)

А. А. Филиппов, В. А. Панченко Научный руководитель - А. А. Зуев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАДИЕНТНОГО ПРОФИЛЯ АППРОКСИМАЦИИ ЭПЮРЫ СКОРОСТИ В ДИНАМИЧЕСКОМ ПРОСТРАНСТВЕННОМ СЛОЕ

Рассматриваются течения в проточных полостях энергетических установок летательных аппаратов. Исследован градиентный профиль аппроксимации эпюры скорости динамического пространственного пограничного слоя. Определены основные выражения характерных толщин, необходимые для решения интегральных соотношений уравнений энергии.

В современной ракетно-космической технике предъявляются высокие требования к энергетическим характеристикам и как следствие к методикам расчета течений в проточных частях конструктивных элементов энергосиловых установок. Современные методы гидродинамики позволяют получать только частные решения дифференциальных уравнений и не подменяют теоретические подходы, которые используются в первую очередь для получе-

ния общих решений. В общем случае целью расчетов является определение полей температур, давлений и скоростей в потоке.

В целях определения параметров динамического пространственного пограничного слоя (ППС) и расчета течений исследуем градиентный профиль аппроксимации эпюры скорости

й = 1 - (1 - у)т. (1)

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Фальков В. О., Панченко В. А., Зуев А. А.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Фальков В. О., Панченко В. А., Зуев А. А.