1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика жидкости и газа
  4. № 4, 2023

Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2023, № 4, стр. 50-63

СТРУКТУРА ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕН В СТАЦИОНАРНОМ ГАЗОКАПЕЛЬНОМ ПОТОКЕ ЗА ТОЧКОЙ ПАДЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ НА ПЛОСКУЮ СТЕНКУ

И. В. Голубкина a, *, А. Н. Осипцов a, **

a МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики
Москва, Россия

* E-mail: giv-mm@mail.ru
** E-mail: osiptsov@imec.msu.ru

Поступила в редакцию 13.03.2023
После доработки 20.03.2023
Принята к публикации 20.03.2023

Аннотация

Рассматриваются задачи о структуре стационарного двумерного течения газокапельной смеси в пристеночной области за точкой падения косой и прямой волн уплотнения на плоскую стенку. В данном случае прямая волна соответствует ножке Маха при маховском отражении, а косая – регулярному режиму отражения падающей наклонной волны. Основной целью исследования является оценка влияния мелких капель жидкости, присутствующих в набегающем потоке, на равновесную температуру адиабатической стенки за точкой падения волны. Исследуется вопрос – насколько наличие падающей на стенку косой ударной волны может усилить эффект снижения равновесной температуры стенки присутствующими в потоке мелкими каплями. Область течения разбивается на внешнюю область “эффективно невязкого течения” и область асимптотического ламинарного пограничного слоя. Расчеты течения в каждой из областей проводятся в рамках двухконтинуальной модели газокапельной смеси с учетом фазового перехода (испарения) на поверхности капель. Исследованы наиболее интересные с точки зрения теплообмена волновые конфигурации, соответствующие неполному испарению капель за отраженной волной, а также “волнам с частичной и полной дисперсией” параметров. Используется упрощенная предельная схема формирования жидкой пленки оседающими на стенку каплями, эффектами неустойчивости и разбрызгивания пленки пренебрегается. На основании численных расчетов получены оценки возможного снижения равновесной температуры адиабатической стенки за точкой падения ударных волн в стационарном сверхзвуковом потоке газа, содержащем малую концентрацию примеси жидких капель.

Ключевые слова: газокапельный поток, испарение капель, скачки уплотнения, волны с частичной и полной дисперсией, регулярное и маховское отражение волн, пограничный слой, адиабатическая стенка

Список литературы

  1. Голубкина И.В., Осипцов А.Н. Волны уплотнения с полной и частичной дисперсией в газокапельных средах с фазовыми переходами // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2022. № 3. С. 44–55.

  2. Леонтьев А.И. Газодинамический метод энергоразделения газовых потоков // Теплофизика высоких температур. 1997. Т. 35. № 1. С. 157–159.

  3. Azanov G.M., Osiptsov A.N. The efficiency of one method of machineless gasdynamic temperature stratification in a gas flow // Int. J. Heat Mass Transfer. 2017. V. 106. P. 1125–1133. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.10.090

  4. Виноградов Ю.А., Здитовец А.Г., Киселев Н.А., Медвецкая Н.В., Попович С.С. Измерение адиабатической температуры стенки плоской пластины, обтекаемой сверхзвуковым воздушно-капельным потоком // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2020. № 5. С. 130–136. https://doi.org/10.31857/S056852812005014X

  5. Golubkina I.V., Osiptsov A.N. Compressible gas-droplet flow and heat transfer behind a condensation shock in an expanding channel // Int. J. Thermal. Sci. 2022, V. 179, 107576. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2022.107576

  6. Marble F.E. Dynamics of dusty gases // Annu. Rev. Fluid Mech. 1970. V. 2. P. 397–446. https://doi.org/10.1146/annurev.fl.02.010170.002145

  7. Osiptsov A.N. Mathematical modeling of dusty-gas boundary layers // Appl. Mech. Rev. 1997. V. 50. P. 357–370. https://doi.org/10.1115/1.3101716

  8. Saffman P.G. Lift on a small sphere in a slow shear flow // J. Fluid Mech. 1965. V. 22. P. 385. Corrigendum: J. Fluid Mech. 31 (1968), 628.

  9. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: В 2-х Т. М.: Мир, 1990. С. 728. (Tannehill J.C., Anderson D.A., Pletcher R.H., Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer / (2-nd Edition. New York: Taylor & Francis, 1997. 803 p.)

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика жидкости и газа

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал