|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Донные отрывные течения за телами вращения при наличии горения и тепломассоподводаНИР
- Руководитель НИР: Боголепов В.В.
- Участники НИР: Анохин М.Д., Ермолаев И.К., Немирова Т.А., Сухановская Л.Д.
- Подразделение: 108 Лаборатория аэродинамики больших скоростей и термогазодинамики
- Срок исполнения: 1 января 2012 г. - 31 декабря 2014 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 12-01-00535
- Номер ЦИТИС: 1201258112
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Газовая динамика и теплообмен.
- ПН России: Транспортные и космические системы
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.17.31 Пограничный слой
- 30.17.33 Газовая динамика
- 30.17.35 Тепломассоперенос
-
Ключевые слова:
отрывная область, сверхзвуковой
поток, тепломассоподвод, тепловыделяющие элементы
-
Описание:
Проводимые в рамках проекта экспериментальные исследования позволят получить решение сложной и одной из наименее изученных фундаментальных проблем термоаэродинамики, связанной с исследованием отрывных течений, возникающих на боковой поверхности, перед донным срезом и в донной области тел вращения при сверх- и гиперзвуковых скоростях. Сочетание методов аэромеханики и физики горения, методов исследования тепломассоподвода обеспечит более глубокое понимание механизма процессов горения и теплообмена в отрывных течениях. Предлагается новый способ организации горения, когда за счёт теплоподвода от нагретой боковой поверхности вблизи донного среза возникает отрыв пограничного слоя и образуется единая с донной рециркуляционной зоной отрывная область. При реализации в ней горения давление в донной области на 20-40% выше давления внешнего потока, что приведёт к возникновению донной тяги.
-
Основные результаты:
В результате выполнения проекта: –– экспериментально определено влияние тепломассоподвода и горения на газодинамическую структуру отрывных течений в донной области и на боковой поверхности тел вращения и их аэродинамические характеристики; осуществлять теплоподвод предполагается посредством использования новых типов тепловыделяющих элементов (ТВЕЛ) и высококалорийных пиротехнических составов (ПС) новых рецептур; –– разработаны модели донных газогенераторов для теплоподвода к боковой поверхности и тепломассоподвода в донную область тел вращения с использованием новых типов ТВЕЛ и ПС; –– исследована картина обтекания тела вращения с перфорированными и с неперфорированными стабилизирующими устройствами при различных скоростях потока и углах атаки; –– изучено влияние на донное давление формы стабилизирующих устройств при различном конструктивном исполнении перфорации; полученные результаты исследований позволят выбрать наиболее оптимальные конструктивные схемы стабилизирующих устройств.
- Добавил в систему: Сухановская Людмила Дмитриевна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 3 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Донные отрывные течения за телами вращения при наличии горения и тепломассоподвода |
| Результаты этапа: Экспериментально исследованы различные конструктивные схемы ДТГ (донный тепловой генератор), позволяющие реализовать одновременный теплоподвод на боковую поверхность и в донную область тела вращения. Установлено, что при числе Маха M1 = 3 для модели ДТГ с ТВЭЛ’ом из карбид-кремниевой керамики (разогрев кормовой части до температуры ~ 18000С) и горением ВСМП (высокоэнергетическая смесь металлических порошков) величина относительного донного давления остается неизменной и равной 0,035. Геометрические параметры ближнего следа тела вращения не изменяются и остаются подобными параметрам для случая с не разогреваемой кормой, зона рециркуляции не выходит за пределы донной области и не оказывает влияния на характеристики течения в слое смешения около кромки донного среза. Изучены теплофизические свойства продуктов горения ВСМП в стендовых условиях. Показано, что продуктом реакции горения ВСМП является термическая пылевая плазма, скорость выброса плазмы ~ 2190 м/с, температура 19000С, размер частиц от 6 до 180 микрон. Предложены и экспериментально обоснованы при числе Маха М1 = 3 модели ДТГ с установленными магнитами-кольцами (в полости либо на кормовой части) и горением ВСМП. Установлено, что при выдуве термитной пылевой плазмы в донную область тела вращения при наличии магнитного поля наблюдается увеличение донного давления в 3.2 раза по сравнению ДТГ с ТВЭЛ. Экспериментально исследованы особенности инициирования горения в ДТГ смеси ВСМП и пиротехнических составов и влияние температуры набегающего потока для скорости, соответствующей числу Маха М1 = 3,8. Установлено, что относительное повышение донного давления не превышало 40% для составов с теплотворной способностью ~ 16 МДж/кг и ВСМП. Установлено слабое влияние повышения температуры торможения потока на характер обтекания и донное давление. Показана приемлемость отработанной методологии проведения испытаний и регистрации параметров для оценки эффективности горения. Представлены результаты физического и математического моделирования обтекания различных тел вращения с перфорированными стабилизирующими устройствами. Показано, что структура течения при наличии перфорационных отверстий становится более стабильной, обеспечивая дополнительный проток массы газа из области отрыва в область ближнего следа. При определенной степени перфорации получен эффект полного разрушения области отрывного течения за стабилизирующими устройствами за счет интенсивной инжекции струй газа через перфорационные отверстия в донную область в зависимости от вида перфорируемого элемента, возможно как уменьшение продольной силы (для диска или щитков), так и ее увеличение (для юбки). В ходе моделирования получены распределенные аэродинамические характеристики при различенных угловых скоростях вращения осесиммитричного тела. Установлено, что вращение как неоперенных, так и тел, имеющих стабилизаторы, при дозвуковом обтекании приводит к изменению донного давления, трансформации течения в следе за телом и некоторому сокращению отрывных зон. При этом характер изменения донного давления зависит от конструктивных особенностей исполнения стабилизирующих устройств. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".