Докторская диссертация: Методы и средства диагностики параметров при исследовании взаимодействия гетерогенных потоков с преградой

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………......3

Глава 1. Методы и средства моделирования процессов взаимодействия гетерогенных потоков с твердой стенкой…………………………………...15

1.1. Применение высокоскоростных гетерогенных потоков в различных отраслях техники…………………………………………………………...15

1.2. Моделирование гетерогенных потоков и их взаимодействие с элементами конструкций…………………………………………………..24

1.3. Газодинамика гетерогенных потоков………………………………...37

1.4. Силы, действующие в газовом потоке на изолированную частицу……………………………………………………………………...46

Выводы по главе 1…………………………………………....…………….47

Глава 2. Методы и средства диагностики параметров при исследовании взаимодействия гетерогенных потоков с преградой………………………48

2.1. Лазерная доплеровская анемометрия…………..……..……………...48

2.2. Определение плотности конвективного теплового потока……………………………………………………………….....……52

2.3. Определение температуры поверхности исследуемого объекта………………………………………………………………..……..58

Выводы по главе 2…………………………………………....…………….62

Глава 3. Обтекание летательного аппарата конической формы,

притупленного сферой, высокоскоростным неизотермическим гетерогенным потоком……………………………………………………...…63

3.1. Математическая модель обтекания летательного аппарата конической формы, притупленного сферой, высокоскоростным неизотермическим гетерогенным потоком.…………...………………….63

3.2. Особенности численного решения математической модели процесса обтекания высокоскоростным неизотермическим гетерогенным потоком

летательного аппарата конической формы, притупленного сферой………………………….……………………………………………72

3.3. Численное моделирование процессов обтекания высокоскоростным неизотермическим гетерогенным потоком летательного аппарата конической формы, притупленного сферой.…………...………………...78

Выводы по главе 3…………………………………………....…………….95

Глава 4. Механизм взаимодействия высокоскоростного гетерогенного потока с поверхностью конструкционных материалов…………………..96

4.1. Физическая модель процессов взаимодействия твёрдых частиц с поверхностью…………………………………………………………...…..97

3


4.2. Динамика удара частицы о поверхность…………………...……….104

4.3. Анализ механизма эрозии нагретых конструкционных материалов при взаимодействии с гетерогенным потоком………………………….105

4.4. Некоторые режимы эрозионного разрушения конструкционных материалов при взаимодействии с гетерогенным потоком…………….109

Выводы по главе 4…………………………………………....…………...119

5. Некоторые особенности взаимодействия неизотермического гетерогенного потока с поверхностью высокоскоростного летательного аппарата…………………………………………………………………….….120

5.1. Анализ особенностей термохимического и эрозионного разрушения конструкционных материалов при взаимодействии с высокоскоростным

• высокотемпературным гетерогенным потоком…………….…………121

5.2. Влияние концентрации частиц в гетерогенном потоке на

эрозионную составляющую термоэрозионного разрушения конструкционных материалов……………………………………………131

Выводы по главе 4…………………………………………....…………...147

Заключение…………………..………………………………………………...148

Список литературы…………………..……………………………………….150

4

ВВЕДЕНИЕ



Актуальность темы диссертации.

В связи с не прекращаемым развитием и совершенствованием техники постоянно повышаются и требования к самим изделиям, их функциональным возможностям и условиям, в которых они эксплуатируются. Данный факт проявляется в непрерывном увеличении скорости, температуры, агрессивности рабочих сред, чрезмерных механических нагрузок.

Одним из основных факторов, сдерживающих развитие таких отраслей, как энергетическое и транспортное машиностроение, зачастую являются применяемые материалы, а точнее ограничения, связанные с их свойствами. Примером подобных ограничений параметров является эрозионная стойкость конструкционных и теплозащитных материалов при взаимодействии с высокоскоростными гетерогенными потоками [1, 2].

В настоящее время, задачи взаимодействие высокоскоростных гетерогенных потоков с различными конструкциями вошли в разряд проблемных задач машиностроения. К таким задачам относятся:

- борьба с механической эрозией поверхности элементов конструкции высокоскоростных летательных аппаратов при обтекании гетерогенными потоками большой скорости;

- совершенствование технологии механической обработки поверхностей конструкции с использованием высокоскоростных гетерогенных потоков в качестве технологического инструмента;

- дальнейшее развитие технологий формирования разнофункциональных покрытий на поверхностях конструкций с использованием газодинамических методов (высокоскоростных гетерогенных потоков) [1].

Исследование проблемы эрозионного разрушения материалов начались учеными примерно 150 лет тому назад. В тот момент причиной являлось активное развитие горнодобывающей промышленности, Следует обратить внимание, что

5