CC BY
23
Однако такой тип покрытия может служить в качестве основного. Картина расположения пятен будет формироваться таким образом, когда одно фоновое покрытие считается основным и на этом поле случайным образом располагаются пятна одного или нескольких заданных типов.
Список литературы
1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высш. школа, 1980. 469 с.
2. Петросянц М.А., Хромов С.П. Метеорология и климатология. М.: Изд-во МГУ, 1994. 520 с.
M.A. Zagorulko, S.I. Strelyaev
MATHEMATICAL SIMULATION OF BOTTOMING SURFACE BACKGROUND THERMAL FIELDS
This article analyses the numerical simulation results for bottoming terrain temperature diurnal variation in different climatic zones.
Key words: target environment, bottoming surface, temperature, climatic zone, atmospheric transparency window.
УДК 536.24
B.В. Ветров, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-18-79, vetrov@tsu.tula.ru,
C.И. Стреляев, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-18-79, sergevstrel@rambler.ru,
А.А.Воробьев, асп., апс!геу plavsk@rambler.ru,
(Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПРОСЛОЙКАХ
Рассматривается модернизация экспериментальной установки для исследования конвективного теплопереноса во вращающихся прослойкахпри внешнем (внутреннем) нагреве.Проведенная модернизаг/иядает возможность оценить влияние врагцения на процессы конвекции, протекающие в центробежномполе массовых сил.
Ключевые слова: конвекция, тепломассоперенос, осевое вращение, замкнутая газовая прослойка, экспериментальные исследования.
Оценка теплового режима элементов конструкции вращающейся управляемой ракеты на траектории является одной из актуальных проблем при ее применении. От температурного состояния элементов конструкции, критичных к воздействию повышенной температуры, зависит надежность, работоспособность и точность наведения ракеты на цель.
Тепловое воздействие испытывают и оптоэлектронные приборы носового отсека, что связано с интенсивным аэродинамическим нагревом при
высоких скоростных режимах полета, и приборы аппаратурных отсеков, что вызвано внутренним тепловыделением при их работе. Анализ данных отсеков выявляет наличие в них большого количества газовых прослоек, которые в большинстве случаев вращаются относительно продольной оси. Проведенные ранее исследования показали, что в условиях осевого вращения происходят интенсификация конвективного переноса тепла к внутренним элементам конструкции при внешнем нагреве [1] и снижение интенсивности этого процесса при внутреннем тепловыделении [2].
Исследование конвективного теплопереноса во вращающихся прослойках при внешнем нагреве заключалось в определении коэффициента конвекции 8К путем измерения величины теплового потока, идущего во внутрь конструкции, с помощью тепломера, установленного внутри отсека и измеряющего интегральную температуру около оси симметрии. Однако для более детального изучения рассматриваемого процесса нужно выяснить, какие конвективные тепловые потоки возникают внутри конструкции и как они влияют на температурное поле отсека. Чтобы ответить на данные вопросы, необходимо провести новые экспериментальные исследования с последующим использованием результатов при компьютерном моделировании. Поэтому в модернизированной экспериментальной установке применяются термопары, расположенные по радиусу прослойки и измеряющие непосредственно температуру среды, а для исключения потерь тепла через торцы установки используются торцы из оргстекла с низким коэффициентом теплопроводности. Кроме того, применение торцов из оргстекла позволяет при использовании дыма визуализировать конвективные тепловые течения внутри конструкции.
Исследование конвективного теплопереноса во вращающихся прослойках при внутреннем нагреве было сопряжено с рядом трудностей, основная из которых - существенное влияние коллекторного токосъемного устройства на сигнал, идущий от термопар по измерительному тракту к регистрирующим приборам. Данное влияние обусловлено наличием трения между медной фольгой, нанесенной на текстолитовое кольцо токоподвод-ника, и серебряной напайкой токосъемника. Трение в указанном месте контакта увеличивает его температуру по сравнению с температурой спая термопары, что приводит к течению тока в обратном направлении (рис.
1, а). В модернизированной экспериментальной установке для исключения подобного эффекта, снижающего достоверность полученных данных, а также усиления слабого сигнала с термопар используется промежуточное звено в виде платы дисковой формы с однокристальными усилителями сигнала термопары с компенсатором холодного спая А0597. Плата расположена непосредственно на вращающейся части экспериментальной установки перед кольцами коллекторного устройства (рис. 1, б). Такое размещение позволяет получать на токосъемном коллекторе уже усиленный сигнал и избавляет от эффекта обратного тока, так как температура холодного спая компенсируется в усилителе, и поэтому температура на коллек-
торе на неё не влияет. Применение платы усиления потребовало разработки нового коллекторного устройства и блока контактной группы.
Рис. 1. Схема подключения термопары к измерительному
оборудованию:
а-до проведения модернизации, б - после модернизации,
1 - термопара, 2 - кольца коллектора, 3 - токосъемники,
4 - измерительный прибор, 5-усилитель сигнала термопары АВ597,
6 - плата с усилителями АВ597
Еще одним существенным недостатком при исследовании конвективного теплопереноса при внутреннем нагреве являлось отсутствие автоматизации сбора данных. Для его устранения на модернизированной экспериментальной установке применен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Ь-791, выполненный в виде РС1-платы, устанавливаемой в персональном компьютере. Для автоматической обработки сигналов и их анализа используется современное программное обеспечение, позволяющее выводить на экран монитора значения температуры термопар в реальном времени, а не сигнал в вольтах.
Кроме того, с целью расширения возможностей экспериментальной установки и увеличения достоверности получаемых результатов по исследованию конвективного теплопереноса во вращающихся прослойках как при внутреннем, так и внешнем нагреве предложена следующая ее модернизация:
- увеличение количества термопар до 8 шт.;
- замена стальных боковых крышек на крышки из оргстекла;
- применение металлического наружного корпуса при исследовании внешнего нагрева и теплоизолированного корпуса при исследовании внутреннего нагрева;
- монтирование силового источника тока с расширенным диапазоном регулирования выходного напряжения для более плавного изменения частоты вращения установки.
Таким образом, модернизированная экспериментальная установка (рис. 2, 3) состоит из теплового блока, имитаторов внешнего и внутреннего нагрева, платы с усилителями выходного сигнала термопар А0597, коллекторного и токосъемного устройств, измерительного тракта с использо-
ванием АЦП, персонального компьютера для регистрации и анализа данных, силовых источников постоянного тока с регулятором напряжения для питания имитаторов нагрева и двигателя раскрутки стенда, устройств с целью определения частоты вращения установки.
Рис. 2. Блок-схема экспериментальной установки
Рис. 3. Общий вид модернизированной экспериментальной установки и измерительного оборудования (тепловой блок без корпуса)
Проведенная модернизация экспериментальной установки позволяет осуществлять эксперименты как при внешнем, так и внутреннем нагреве, повышает точность при проведении измерений, ускоряет обработку и анализ данных.
Список литературы
1. Ветров В.В. Интенсификация теплопереноса через воздушные прослойки в условиях осевого вращения и внешнего нагрева // Труды Четвертой международной теплофизической школы. Тамбов: ТГТУ, 2001.
С. 27-31.
2. Ветров В.В., Дубровский Д.В. Особенности теплового режима аппаратурных отсеков ракет в условиях их осевого вращения и внутреннего тепловыделения // Оборонная техника. 2005. № 6,7. С. 40-41.
V. V. Vetrov, S.I. Strelyaev, A.A. Vorobyev
MODERNIZATION OF THE EXPERIMENTAL STAND FOR RESEARCH CONVECTIVEHEA T TRANSFER IN ROTA TING INTERLA YERS
Modernization of the experimental stand for research convective heat transfer in rotating interlayersat external (internal) heating is considered.The modernization enables to estimate influence of rotation on processes of convection, proceeding in a centrifugal field of mass forces.
Key words: convection, heat-mass transfer, axial rotation, closed gas interlayers, experimental researches.
