Отзыв оппонента (Высокоточные методы экспериментального и математического моделирования процессов теплообмена в слоях высокопористых теплозащитных покрытий летательных аппаратов)

ОТЗЫВ официального оппонента доктора технических наук, профессора Елисеева Виктора Николаевича на диссертацию Моржухиной Алены Вячеславовны "Высокоточные методы экспериментального и математического моделирования процессов теплообмена в слоях высокопористых теплозащитных покрытий летательных аппаратов", представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальностям 01.04.14 — "Теплофизика и теоретическая теплотехника" ~технические науки), 05.07.03 — "Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов". Актуальность темы исследовании Создание современных высокоскоростных летательных аппаратов тесно связано с необходимостью защиты отдельных элементов их конструкции от воздействия больших тепловых нагрузок. Использование для конструирования таких аппаратов существующих и новых теплозащитных материалов требует знания их свойств.

В основе определения зависимости теплофизических свойств материалов от температуры лежит, как правило, ее измерение термопарами, показания которых характеризуют лишь свою собственную температуру, отличную от температуры исследуемого материала в месте их установки. Существует много причин, влияющих на это отличие, особенно при измерении температуры частично прозрачных материалов пористой структуры: отвод теплоты по электродам, нагреванне их проникающим внешним и собственным излучением материала, термическое сопротивление в зоне контакта термопары с материалом и пр.

Все это неизбежно отражается на точности измерения температуры и определении теплофизических характеристик материала. В связи с этим рассматриваемая автором проблема исследования погрешностей измерения температуры в высокопористых материалах с помощью термопар представляется безусловно актуальной. Автор справедливо отмечает, что неточности в исходных теплофизических данных при проектировании теплозащитных систем летательных аппаратов (ЛА) приходится учитывать за счет увеличения толщин слоев теплозащитных пакетов, которые тем больше увеличивают суммарную массу теплозащиты, чем выше погрешность в определении теплофизических свойств материалов.

Основная цель работы — создание методики обработки результатов термопарных измерений в высоко- и ультрапористых теплозащитных материалах в условиях их нестационарного нагрева. В частности, поставлена задача разработки математических методов и модели определения температурного поля внутри образца полупрозрачного материала, используемого в качестве теплозащитного покрытия ЛА в условиях нестационарного радиационно-кондукторного нагрева.

Научная новизна и достоверность результатов работы 1. В работе автора разработаны и исследованы численные методь> и программа, позволяющие моделировать процесс радиационнокондуктивного теплообмена в экспериментальных образцах пористых частично прозрачных материалов, а также определять их тепловое состояние при нестационарном тепловом воздействии. 2. Для проведения экспериментального исследования теплового состояния высокопористого материала разработана совокупность новых конструктивно-технологических решений экспериментального модуля.

Что позволило, в частности, в ходе эксперимента осуществлять непрерывное сопоставление заданного и моделируемого теплового нагружения образца. 3. Выявлены основные факторы, влияющие на погрешность измерения температуры термоп арами, исследована величина возникающих погрешностей в широком диапазоне их изменения с учетом основных особенностей теплопереноса в высокопористом теплозащитном материале.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертации результатов исследования подтверждается сравнением их с известными решениями отдельных задач другими авторами и сравнением результатов численного моделирования с экспериментом, выполненным самим автором. Теоретическая и практическая ценность работы Диссертация А.В. Моржухиной имеет прикладной характер. Полученные в ней результаты вполне могут быть использованы в процессе планирования и проведения экспериментальных исследований свойств высокопористых теплозащитных материалов, для уточнения теплофизических характеристик материалов указанного класса, определения свойств новых материалов такого же типа и при проектировании теплозашитных покрытий элементов конструкций ЛА.

Работа может быть также востребована с целью анализа и оценки погрешностей температурных измерений, которые влияют на точность определения теплофизических свойств высокопористых теплозащитных и теплоизоляционных материалов. Апробация работы и публикации Основные результаты работы докладывались автором на пяти конференциях, в том числе на трех международных.

Опубликованы две и приняты к публикации ещб три работы в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК при Министерстве образования и науки РФ. Замечания по диссертации !. В разделе "Научная новизна" на стр.7 говорится, что в ходе всего теплофизического эксперимента осуществлялся непрерывный контроль точности измерения. По-видимому, речь идет не о контроле точности измерения параметров эксперимента, а о сопоставлении временной зависимости заданного теплового потока и реально воспроизводимого в эксперименте.

2. На стр. 33 диссертации отмечается, что "выбор геометрических параметров исследуемого образца материала занимает одно из ключевых мест на этапе планирования и подготовки экспериментального исследования", В связи с этим для рассматриваемого материала принята рекомендация о выборе его толщины равной 0,1 по отношению к другим линейным размерам, Это достаточно известный результат, но было бы хорошо сослаться на соответствующий литературный источник. 3.

В работе, к сожалению, мало внимания уделено оценке роли контактных сопротивлений в зоне установки термопар„ определению их влияния на методическую погрешность измерения температур. Для высокопористых материалов этот вопрос особенно актуален, поскольку контакт материала с датчиком, как правило, далек от идеального и зависит от многих причин. 4. Г1ри исследовании погрешностей измерения температуры из нескольких способов заделки термопар в пористый материал, используемых в настоящее время, рассмотрен лишь один, применяемый, в основном, в экспериментах при исследовании теплофизических свойств материалов. Высказанные замечания по диссертационной работе не снижают ее общей высокой оценки. Диссертация написана хорошим литературным языком, а ее автореферат достаточно полно отражает основные результаты работы.

Заключение Диссертация Моржухиной А.В. является законченной научноисследовательской работой, выполненной автором самостоятельно и на высоком научном уровне. В диссертационной работе отсутствуют заимствованные материалы без ссылок на автора или источник заимствования; результаты совместных работ, выполненных в соавторстве, подтверждаются ссылками на авторов, Рассмотренная диссертационная работа отвечает всем критериям "Положения о порядке присуждении ученых степеней", а ее автор Моржухина Алена Вячеславовна заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальностям 01.04.14 — "Теплофизика и теоретическая теплотехника" ~технические науки) и 05.07.03 — "Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов".

Доктор технических наук, профессор кафедры "Космические аппараты и ракеты-носители" Московского государственного технического Университета им. Н.Э. Баумана, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1 Тел.8-499-243-23-29. Эл. адрес; ч.п.е11зееч, та11.сот В.Н. Елисеев Ю~,—,:,у Подпись В.Н.

Елисеева заверяю Начальник Управления кадров М~ ТУ им. Н.Э. Баумана '~,,::.: .:,.ф,р,~„-~. В.А. Барышни«ов .