Автореферат (1149876), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Дисбаланс существует прилюбом значении донного давления, что и является механизмом поддержанияавтоколебаний. Такой механизм называется расходным.11Расчет истечения газа из кольцевого сопла был предложен автором, каканалог моделирования сверхзвукового течения для компоновок, состоящихиз нескольких сопел. Истечение из кольцевого сопла, как и истечения измногосопловой компоновки в канал с внезапным расширением, в целом,подобно истечению в канал одиночной струи. Однако наличие двух донныхобластей центральной и периферийной видоизменяет характернуюзависимость донного давления от полного давления и форму колебательногоцикла.
Исследование показало, что закономерности изменения периферийнойдонной области практически не отличаются от известных картин теченияодиночной струи в канале. А вот внутренняя ударно-волновая структурасущественно отличается, что объясняется наличием центральной доннойобласти и внутренней границы струи.
Кроме того, на колебательных режимахобъем внутренней области остается примерно постоянным, а объемпериферийной области изменяется.Доказательство расходного механизма поддержания колебаний состоитв создании системы, позволяющей отбирать газ из области натекания струина стенку канала и подавать его в донную область. Таким образом,изменяется дисбаланс расходов эжектируемого из донной области газа ипоступающего в неё. Предполагается, что изменение дисбаланса повлияет нахарактеристики колебаний, что докажет их расходный характер.
Припроведении натурных и численных экспериментов удалось возбудитьколебания при истечении струи из сопла с Ма=1, когда колебания невозникают. Это позволяет сделать вывод о том, что колебания носят именнорасходный характер и механизм их возбуждения и поддержаниядействительно основан на мгновенном неравенстве расходов газа,втекающего в донную область и истекающего из неё.Заключение. В рамках работы:1. Проведено исследование донного давления в односопловой имногосопловой компоновках, проведен их сравнительный анализ, полученыновые качественные результаты. Получено полное описание поведения струив канале с внезапным расширением как динамической системы.
Даноисчерпывающеетолкованиефизическойсущностипроцессов,сопровождающих истечение струи в канал с внезапным расширением настационарных и нестационарных режимах.2. Разработана методика численного расчета. Отработка методикипроводилась на модельных задачах, результаты которых сравнивались сэкспериментальными данными. Известно, что моделирование расчетных12струй, то есть, когда нерасчетность близка к единице, не вызывает особыхсложностей. Трудности возникают на нерасчетностях значительноотличающихся от единицы, в данном случае необходимо проводить анализрасчетных моделей и выбирать наиболее подходящие. Для одиночнойзатопленной недорасширенной сверхзвуковой струи наилучшие результатыбыли получены с использованием двухпараметрических моделейтурбулентности k-ω и усовершенствованной модели Ментера Transition SST.Для сверхзвуковой струи, истекающей в канал с внезапным расширениемпоперечного сечения, взята двухпараметрическая модель Realizable k-ε имодель Transition SST.
На нестационарных режимах стабильнее результатыпоказывает Realizable k-ε модель, хотя и с существенным завышениемтурбулентной вязкости, что приводит к существенному завышениюамплитуды колебаний донного давления. Совместное использование двухрассмотренных расчетных моделей позволило получить достаточно точныерезультаты для физического анализа сверхзвукового течения в канале свнезапным расширением.3. Проведены экспериментальные исследования одиночной и блочнойструи. Они показали, что характер поведения УВС при истечении в каналодиночной и блочной сверхзвуковой струи во многом подобны.
Выявленыхарактерные полные давления, отвечающие переходу от одного режиматечения к другому. Исследование низкочастотных колебаний позволилосделать заключение, что они бывают трех типов. Характерные давления,отвечающие моментам переключения с режима на режим, существеннымобразом зависят от числа Маха сопла, разноса сопел в сопловом блоке,длины и площади канала. Существует такая оптимальная длина канала,которая обеспечивает минимальное донное давление среди всех возможныхканалов.4. Проведено численное моделирование блочных струй.
Автором былапредложена модель кольцевой струи, как аналог блочной струи. Такаямодель позволила решать задачу в двухмерной осесимметричной постановке,что снизило затраты на вычислительные мощности. Модель кольцевой струиоказалась удачной и позволила получить новые качественные результаты, аименно, были исследованы зависимости периферийного донного давления идонного давления в центральной части.
Оказалось, что значение донногодавления в центральной части остается постоянным, в то время как значениедонного давления в периферийной области переменно на нестационарныхрежимах течения. График зависимости периферийного донного давления длякольцевого сопла имеет форму аналогичную графику зависимости донного13давления для одиночной струи с той же площадью критического сечениясопла.5. Проведено экспериментальное и численное обоснование расходногомеханизма поддержания колебаний.
Для эксперимента создана установка сканалом обратной связи, который позволяет регулировать расход рабочейсреды от струи в донную область. Удалось создать и поддерживатьколебательный процесс для установки с соплом, геометрическое число Махакоторого равно единице, где без канала обратной связи колебания донногодавления не возникают.
Тем самым экспериментально удалось доказатьрасходный механизм возбуждения и поддержания низкочастотныхколебаний. Этого же удалось добиться и в численном моделировании. Былиполучены качественные картины течения для колебательного процесса, чтодоказывает целесообразность использования разработанных авторомметодик исследования.В качестве рекомендаций предлагается использовать полученные вработе экспериментальные и расчетные зависимости, которые могут бытьполезны в качестве исходных данных и могут быть применены для решенияпрактических задач.
С этой точки зрения результаты исследования можноиспользовать для развития систем генерации пульсирующих потоков дляметаллургии или акустических устройств. Режим предельной нерасчетности(донной давление минимально) представляет интерес при создании иразвитии высокоскоростных систем с движителями детонационного горенияили многоконтурных эжекторных систем.Дальнейшее развитие исследования может представлять собойуточнение расчетных моделей для изучения переходных режимов и явлениягистерезиса, обнаруженного в ходе экспериментальных исследований.Публикации автора по теме диссертацииПубликации в журналах, рекомендованных ВАК1. Булат П.В., Денисенко П.В., Продан Н.В., Упырев В.В.
Гистерезисинтерференции встречных скачков уплотнения при изменении числа Маха //Научно-технический вестник информационных технологий, механики иоптики. 2015. Т. 15. № 5. С. 930–941.2. Ильина Т.Е., Продан Н.В. Проектирование элемента струйнойсистемы управления газостатическим подшипником // Научно-техническийвестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 5.С.
921–929.143. Булат П.В., Денисенко П.В., Продан Н.В. Интерференция встречныхскачков уплотнения // Научно-технический вестник информационныхтехнологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 2. С. 346-3554. Булат П.В., Продан Н.В. О низкочастотных расходных колебанияхдонного давления. Фундаментальные исследования, №4(3). 2013г., с. 545549.5.
Усков В.Н., Булат П.В., Продан Н.В. Обоснование применениямодели стационарной Маховской конфигурации к расчету диска Маха всверхзвуковой струе. Фундаментальные исследования, №11(1). 2012г., с 168175.6. Усков В.Н., Булат П.В., Продан Н.В. История изучениянерегулярного отражения скачка уплотнения от оси симметриисверхзвуковой струи с образованием диска Маха. Фундаментальныеисследования, №9 (2).
2012 г., с. 414-420.7. Засухин О.Н., Булат П.В., Продан Н.В. Развитие методов расчетадонного давления. Фундаментальные исследования, №6 (1). 2012 г., с. 273279.8. Засухин О.Н., Булат П.В., Продан Н.В. Колебания донного давления.Фундаментальные исследования, №3. 2012 г., с. 204-207.9. Засухин О.Н., Булат П.В., Продан Н.В. История экспериментальныхисследований донного давления. Фундаментальные исследования, №12 (3).2011 г., с.
670-674.Публикации в других изданиях10. Prodan N.V. History of base pressure experimental research. Life Sci J2014;11(7s):238-241.11. Prodan N.V. History of bottom pressure oscillations researches. Life SciJ 2014;11(7s):242-245.12. Засухин О.Н., Булат П.В., Продан Н.В. Особенности применениямоделей турбулентности при расчете сверхзвуковых течений в трактахперспективных воздушно-реактивных двигателей. Двигатель №1(79). 2012 г.,с 20-23.13. Булат П.В., Засухин О.Н., Продан Н.В.
Исследованиенестационарных и колебательных режимов течения в эжекторе методомвычислительного эксперимента. Международная конференция «СедьмыеОкуневские чтения». 20-24 июня 2011 г., Санкт-Петербург: Материалыдокладов.1514. Булат П.В., Засухин О.Н., Продан Н.В. Влияние эксцентричностирасположения сопла в канале на газодинамические, акустические параметрыструйных течений и возникающие УВС. «ВОЕНМЕХ. Вестник БГТУ», №12.Пятые Уткинские чтения: Труды Международной научн.-техн.
конф. СанктПетербург, 2011 г., с. 141-143.15. Булат П.В., Засухин О.Н., Ильина Е.Е., Ильина Т.Е., Продан Н.В.,Усков В.Н. Гистерезис при переходе от режимов течения с открытой доннойобластью к режимам с закрытой донной областью в каналах с внезапнымрасширением. Струйные, отрывные и нестационарные течения: XXIIЮбилейный семинар с международным участием. 22-25 июня 2010 г.
СанктПетербург: избранные труды, с. 33-45.Патенты16. Засухин О.Н., Продан Н.В., Булат П.В. Акустический излучатель //Патент РФ № 146440. 2013.17. Булат П.В., Продан Н.В. Генератор ударных волн // Патент РФ№ 140420. 2013.18. Булат П.В., Продан Н.В., Засухин О.Н., Иванов Д.А. Акустическийизлучатель // Патент РФ № 152649. 2014.19. Булат П.В., Продан Н.В.
Генератор ударных волн // Патент РФ№ 154734. 2014.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
