Влияние закона расходного воздействия на энергоразделение в канале с проницаемыми стенками


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-10-466-474

Авторы

Хазов Д. Е.*, Леонтьев А. И.**

Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова , Мичуринский пр., 1, Москва, 119192

*e-mail: dkhazov@mail.ru
**e-mail: leontiev@power.bmstu.ru

Аннотация

Рассмотрено устройство энергоразделения с проницаемой стенкой. На базе разработанной модели исследовано влияние закона расходного воздействия на характеристики энергоразделения. Рассмотрены два закона: уравнение Дарси – Форхгеймера и закон постоянного по длине отсоса. Приведено сравнение как локальных, так и интегральных характеристик течения. Показано, что наилучшие результаты демонстрирует вариант с постоянным по длине отсосом при минимально возможном давлении в форкамере. По аналогии с вихревой трубой проанализирована эффективность рассматриваемого устройства.

Ключевые слова:

энергоразделение, сжимаемые течения, коэффициент восстановления температуры, отсос, проницаемая стенка

Библиографический список

  1. Eckert E.R.G. Cross transport of energy in fluid streams. Wärmeund Stoffübertragung, 1987, vol. 21, no. 2–3, pp. 73–81. DOI: 10.1007/bf01377562

  2. Ranque G.J. Experiences sur la detente giratoire avec productions simultanees d’un echappement d’air chand et d’un echappemen d’air froid. Journal de physique et le radium, 1933, no. 4(7), pp. 112–114.

  3. Han B., Goldstein R.J. Instantaneous energy separation in a free jet – part II. Total temperature measurement. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, vol. 46, no. 21, pp. 3983–3990. DOI: 10.1016/S00179310(03)00244-8

  4. Sprenger H.S. Über thermische effekte bei reseonanzrohren. Mitteilungen aus dem Institut für Aerodynamik ETH, 1954, vol. 21, pp. 18–35.

  5. Eckert E., Weise W. Messungen der temperaturverteilung auf der oberfläche schnell angeströmter unbeheizter körper. Forschung auf dem Gebiet des Ingenieurwesens A, 1942, vol. 13, no. 6, pp. 246–254. DOI: 10.1007/BF02585343

  6. Алексюк А.И. Области пониженной полной энтальпии в ближнем следе за телом в потоке вязкого газа. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2022. № 1. C. 69–80. DOI: 10.31857/s0568528122010017

  7. Pohlhausen E. Der wärmeaustausch zwischen festen körpern und flüssigkeiten mit kleiner reibung und kleiner wärmeleitung. ZAMM – Journal of Applied Mathematics and Mechanics / Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 1921, vol. 1, no. 2, pp. 115–121. DOI: 10.1002/zamm.19210010205

  8. Леонтьев А.И. Температурная стратификация сверхзвукового газового потока // Доклады Академии наук. 1997. Т. 354. № 4. С. 475–477.

  9. Вигдорович И.И., Леонтьев А.И. К теории энергоразделения потока сжимаемого газа. Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2010. № 3. C. 103–109.

  10. Leontiev A.I., Zditovets A.G., Vinogradov Y.A., Strongin M.M., Kiselev N.A. Experimental investigation of the machine-free method of temperature separation of air flows based on the energy separation effect in a compressible boundary layer. Experimental Thermal and Fluid Science, 2017, vol. 88, pp. 202–219. DOI: 10.1016/j.expthermflusci. 2017.05.021

  11. Хазов Д.Е. Численное исследование безмашинного энергоразделения воздушного потока // Тепловые процессы в технике. 2018. T. 10. № 1–2. C. 25–36.

  12. Makarov M.S., Makarova S.N. The influence of the supersonic nozzle length on the efficiency of energy separation of low-Prandtl gas flowing in the finned single Leontiev tube. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1675. 012011. DOI: 10.1088/1742-6596/1675/1/012011

  13. Вигдорович И.И., Леонтьев А.И. Энергоразделение газов с малыми и большими числами Прандтля // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2013. № 6. С. 117–134.

  14. Leontiev A.I., Lushchik V.G., Yakubenko A.E. The recovery factor in a supersonic flow of gas with a low Prandtl number. High Temperature, 2006, vol. 44, no. 2, pp. 234–242. DOI: 10.1007/s10740-006-0029-8

  15. Леонтьев А.И., Осипцов А.Н., Рыбдылова О.Д. Пограничный слой на плоской пластине в сверхзвуковом газкапельном потоке. Влияние испаряющихся капель на температуру адиабатической стенки // Теплофизика высоких температур. 2015. № 6. С. 910–917. DOI: 10.7868/S0040364415060162

  16. Голубкина И.В., Осипцов А.Н. Влияние примеси неиспаряющихся капель на структуру течения и температуру адиабатической стенки в сжимаемом двухфазном пограничном слое // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2019. № 3. С. 58–69. DOI: 10.134/S0568528119030046

  17. Здитовец А.Г. Экспериментальное исследование явления температурного разделения воздушного потока, истекающего через сверхзвуковое сопло, с центральным телом в виде пористой проницаемой трубки // Конкурс молодых ученых НИИ механики МГУ (13–15 октября 2010 г.): сборник трудов конференции. Москва, 2011. С. 128–136.

  18. Leontiev A.I., Zditovets A.G., Kiselev N.A., Vinogradov Y.A., Strongin M.M. Experimental investigation of energy (temperature) separation of a high-velocity air flow in a cylindrical channel with a permeable wall. Experimental Thermal and Fluid Science, 2019, vol. 105, pp. 206–215. DOI: 10.1016/ j.expthermflusci.2019.04.002

  19. Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С. Температурная стратификация при отсосе пограничного слоя из сверхзвукового потока // Теплофизика высоких температур. 2012. Т. 50. № 6. С. 793–798.

  20. Khazov D.E., Leontiev A.I., Zditovets A.G., Kiselev N.A., Vinogradov Yu.A. Energy separation in a channel with permeable wall. Energy. 2022. vol. 239, p. 122427. DOI: 10.1016/ j.energy.2021.22427

  21. Kays W.M., Crawford M.E. Convective heat and mass transfer. McGraw-Hill Ryerson, Limited, 1980, 420 p.

  22. Леонтьев А.И., Волчков Э.П. Лебедев В.П. Тепловая защита стенок плазмотронов. Низкотемпературная плазма. Т. 15. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 1995. 336 c.

  23. Белов С.В. Пористые металлы в машиностроении. Москва: Машиностроение, 1981. 247 c.

  24. Вулис Л.А. Термодинамика газовых потоков. Москва: Ленинград: Госэнергоиздат, 1950. 304 c.

  25. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. Москва: Энергоатомиздат, 1985. 320 c.

  26. Hilsch R. The use of the expansion of gases in a centrifugal field as cooling process. Review of Scientific Instruments, 1947, vol. 18, no. 2, pp. 108–113. DOI: 10.1063/1.740893

  27. Суслов А.Д., Иванов С.В., Мурашкин А.В., Чижиков Ю.В. Вихревые аппараты. Москва: Машиностроение, 1985. 256 c.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024