Диссертация (1149877), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Достоверность научных результатовподтверждается одновременным использованием методов вычислительного ифизического эксперимента, результатами сравнения с работами других авторов.Практическаяценностьрезультатов.Полученныерезультатысущественно расширили представления о физических явлениях, происходящихв каналах с внезапным расширением, что позволяет перейти от решенияупрощенных модельных задач к моделированию сложных реальных систем.Область применения результатов. Проведенные исследования позволиливыполнить корректное обоснование основных механизмов нестационарныхпроцессов в канале с внезапным расширением.
Интерес к этим явлениям возросв последнее время в связи с активно ведущимися работами по разработкереактивныхдвигателейсосверхзвуковымгорением,импульсныхдетонационных двигателей и т.п. Результаты работы применимы в металлургии– они могут быть использованы при разработке устройств перемешивания идегазации расплавов, при разработке технологических процессов упрочненияматериалов, акустического воздействия на объекты с целью изменения ихсвойств, и в других областях.Список публикаций.Содержание диссертационной работы достаточно полно отражено в 15научных публикациях:8Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:1. 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 струйной системыуправления газостатическим подшипником // Научно-технический вестникинформационных технологий, механики и оптики. 2015. Т.
15. № 5. С. 921–929.3. Булат П.В., Денисенко П.В., Продан Н.В. Интерференция встречныхскачковуплотнения//Научно-техническийвестникинформационныхтехнологий, 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. 545-549.5. Усков В.Н., Булат П.В., Продан Н.В. Обоснование применения моделистационарной Маховской конфигурации к расчету диска Маха в сверхзвуковойструе. Фундаментальные исследования, №11(1). 2012г., с 168-175.6. Усков В.Н., Булат П.В., Продан Н.В. История изучения нерегулярногоотражения скачка уплотнения от оси симметрии сверхзвуковой струи собразованием диска Маха. Фундаментальные исследования, №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. 273-279.8. Засухин О.Н., Булат П.В., Продан Н.В. Колебания донного давления.Фундаментальные исследования, №3. 2012 г., с. 204-207.99. 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 изданиях:10. 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 Sci J2014;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., с20-23.13. Булат П.В., Засухин О.Н., Продан Н.В. Исследование нестационарныхи колебательных режимов течения в эжекторе методом вычислительногоэксперимента. Международная конференция «Седьмые Окуневские чтения».20-24 июня 2011 г., Санкт-Петербург: Материалы докладов.14.
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,отрывныеинестационарныетечения:XXIIЮбилейный семинар с международным участием. 22-25 июня 2010 г. СанктПетербург: избранные труды, с. 33-45.10В работах [2], [4], [8], [12], [13], [15] автору принадлежит постановказадачи, разработка численного эксперимента, проведение численных расчетов,анализ результатов расчетов. В работах [1], [3], [5], [14] автору принадлежатрезультаты экспериментов. В работах [10]-[11], [6]-[7], [9], автор участвовал всоставлении аналитических научных обзоров.
П.В. Булату в работах [1], [3], [4],[5], [8] принадлежит описание теории и разработка математических методов иалгоритмов, в работах [6], [7], [12], [9], [13]-[15] – обзор предметной области.О.Н.Засухин в работах [7]-[9], [12]-[15] участвовал в проведении экспериментови обсуждении результатов. В.Н. Усков в работах [5], [6] принадлежитпостановка задачи. П.В.Денисенко в работах [1], [3] разрабатывал схемуэксперимента. Е.Е. Ильина, Т.Е.Ильина, В.В. Упырев в работах [1], [2], [15]выполняли численные расчеты по методике, разработанной автором.Апробация работы и внедрение результатов. Основные результатыисследований, изложенные в диссертации, были представлены на следующихсеминарах, научных конференциях и конгрессах:1. ПятыеУткинскиечтения.Международнаянаучно-техническаяконференция.
Санкт-Петербург, 2011 г.2. XL Международная научно-практическая конференция «Технические науки– от теории к практике». Новосибирск, 19 ноября 2014 г.3. VIIМеждународнаянаучно-техническаяконференция«Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (СанктПетербург, 17-20 ноября 2015 г).4. XLVII Международная научно-практическая конференция «Инновации внауке. Новосибирск, 2015 г.5. Международная научная конференция «Наука – XXI век». Москва, 27-28февраля 2015 г.11Результаты работы были использованы в ходе выполнения ПНИ«Разработкатехнологиивоздушно-реактивногонепрерывно-детонационногодвигателягиперзвуковоговоздушно-космическойтранспортнойсистемы с управляемым сжиганием топлива в оптимальных структурноустойчивых тройных конфигурациях ударных волн с долей детонационногогорения не менее 85% объема камеры сгорания» при финансовой поддержкеМинистерства образования и науки РФ (Соглашение № 14.575.21.0057,уникальныйидентификаторприкладныхнаучныхисследованийRFMEFI57514X0057).
Результаты работы также были использованы в ходевыполнения НИР «Разработка технологии энергетических машин с высокимКПД» по теме №715861, выполняемой в рамках реализации Программыповышения конкурентоспособности Университета ИТМО среди ведущихмировых научно-образовательных центров на 2013-2020 гг.Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит изсодержания, введения, четырех глав, списка литературы, содержащего 53наименования.
Текст изложен на 148 страницах. Диссертация содержит 115рисунков.На защиту выносится:1. Методикачисленногорасчетатечениявканалесвнезапнымрасширением поперечного сечения на стационарных и нестационарныхрежимах.2. Результаты численного моделирования физической картины течения настационарных и нестационарных режимах.3. Результатыэкспериментальногоичисленногопараметрическогоисследования течения в канале с внезапным расширением как водносопловой компоновке, так и для случая блочных струй.124. Описаниефизическойкартинытечениянастационарныхинестационарных режимах, механизмов переходных процессов.5.
Подтверждение расходного характера колебаний давления в доннойобласти.13Глава 1. Предмет и методы исследования, обзор состояния проблемысверхзвуковых течений с внезапным расширением1.1 Основные понятия, задачи и цели исследованияВ настоящей работе в качестве предмета исследования выбраны круглаясверхзвуковая струя и блок струй, истекающие в осесимметричный канал свнезапным расширением. Такие течения содержат в себе практически всеэлементы более сложных течений и могут служить их моделью.
При заданнойгеометрии сопла, соплового блока и канала (рисунок 1) течение может бытьполностью определено множествами газодинамических переменных F0 –параметров торможения рабочего газа, истекающего из сопла или блока сопел,и Fн – параметров газа, заполняющего канал до начала истечения струи.Множества F состоят из термодинамических и теплофизических переменных,определяющих состояние рабочего и окружающего газа: P – давление, Т –температура, γ = Cp/Cv – показатель адиабаты и другие, которые влияют надонное давление (Pд) в окрестности выходного сечения сопла Лаваля.1 – ресивер, 2 – сверхзвуковое сопло, 3 – цилиндрическая труба, dа – диаметрсреза сопла, dтр – диаметр трубы, d – диаметр критического сечения сопла, lc –длина сопла, lд – вынос сопла, lтр – длина трубы, θа – угол полураствора сопла.Рисунок 1 – Геометрия канала с внезапным расширением.14Объектом исследования являются ударно-волновые структуры (УВС),образующиеся в канале при истечении в него из сопла Лаваля или блока сопелсверхзвуковой недорасширенной струи или блока струй.Целью работы является исследование явления истечения сверхзвуковыхструй с внезапным расширением поперечного сечения на различных режимах ивыявление основных физических механизмов и процессов, сопровождающихэти явления.В задачи исследования входит: определение основных и переходныхрежимов сверхзвукового истечения струи или струй в канал с внезапнымрасширением поперечного сечения при заданных условиях внешней среды,изучение стационарных и нестационарных (переходных и колебательных)режимов сверхзвукового течения, разработка метода численного решениязадачи как на стационарных, так и на нестационарных режимах, доказательстворасходного механизма поддержания низкочастотных колебаний, проведениесравнительного анализа режимов течения для односопловых и многосопловыхсистем, параметрическое исследование зависимости характерных полныхдавленийпередсоплом,отвечающихмоментампереключениямеждурежимами, от геометрических параметров установки и параметров внешнейсреды.Основное внимание уделяется исследованиям так называемых расходныхколебаний, а также выявлению цепочек прямой и обратной связи.Первые же экспериментальные исследования выявили существенноевлияние нестационарных эффектов, связанных с колебаниями донногодавления, на обтекание летательных аппаратов сверхзвуковым потоком.Значительные по величине знакопеременные нагрузки представляли серьезнуюугрозу целостности конструкции сверхзвуковых летательных аппаратов.Особенно существенными они оказались при взаимодействии струй ракетных15двигателей с поверхностью стартового стола, стенками пускового контейнера, атакже между собой и с донной областью ракеты.Ранние исследования установили, что по мере увеличения полногодавления Р0 донное давление Рд сначала падает, а потом начинает возрастать.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
