О возможности охлаждения стенки сверхзвуковым газо-капельным потоком
Автор: Сергей Станиславович Попович
Соавторы: Леонтьев А.И., Здитовец А.Г., Киселёв Н.А., Виноградов Ю.А.
Организация: НИИ механики МГУ
Исследованию взаимодействия многофазных потоков с обтекаемыми телами посвящено множество работ [1]. Наличие даже небольшого количества примеси (доли процента) в основном потоке может приводить к значительным изменениям параметров на поверхности обтекаемого тела. В данной работе внимание сконцентрировано на влиянии впрыска водных капель в форкамере аэродинамической установки на температуру поверхности модели, установленной в сверхзвуковой рабочей части. Охлаждение обтекаемой стенки в этом случае может позволить повысить эффективность методов тепловой защиты, устройств безмашинного энергоразделения и способов интенсификации теплообмена [2].
В работе представлены результаты сравнительного исследования обтекания плоской модели сверхзвуковым однофазным и двухфазным (газо-капельным) потоками. Экспериментальные исследования проводились на сверхзвуковом аэродинамическом стенде АР-2 (схема стенда представлена на рисунке) с использованием систем регистрации данных National Instruments, автоматизированных программ опроса и обработки показаний датчиков в среде LabView, термопар с термокомпенсацией, зондовых измерений, тепловизора, методов визуализации лазерным ножом и с помощью масло-сажевого покрытия.
Проведена серия экспериментальных измерений темпа охлаждения плоской модели и распределения температуры поверхности, обтекаемой сверхзвуковым газовым и газо-капельным потоками [3]. Числа Маха набегающего потока варьировались в диапазоне от 2.0 до 3.0. Относительный массовый расход жидкости (массовая концентрация) составлял до 0.5%. Жидкость (дистиллированная вода) распылялась через каскад центробежных форсунок мелкодисперсного распыла в воздушный поток в форкамере.
1.Вараксин А.Ю. Обтекание тел дисперсными газовыми потоками (обзор) // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 2. С. 282-305.
2.Leontiev A.I., Popovich S.S., Vinogradov U.A., Strongin M.M. Experimental research of supersonic aerodynamic cooling effect and its application for energy separation efficiency // Proceedings of the 16th International Heat Transfer Conference, IHTC-16. 2018. V. 212244. 8 p.
3.Попович С.С., Здитовец А.Г, Киселев Н.А., Виноградов Ю.А., Медвецкая Н.В. Измерение адиабатной температуры стенки плоской пластины, обтекаемой сверхзвуковым воздушно-капельным потоком // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2020. № 5.
