Видеосеминар по аэромеханике ЦАГИ – ИТПМ СО РАН – СПбПУ-НИИМ МГУ 12 октября (вторник) 2021 г., 15:00, главный корпус ИТПМ, к. 216

Численное моделирование процессов энергоразделения в потоках сжимаемого газа

Дмитрий Евгеньевич Хазов (НИИМ МГУ)

Энергоразделение — возникновение в газовом потоке «горячих» и «холодных» областей без подвода/отвода энергии извне. На сегодняшний день известен ряд эффектов энергоразделения. К ним относятся вихревой эффект (Ранка-Хилша), волновые процессы, резонансная накачка, эжекционные методы, энергоразделение в пограничном слое сжимаемого газа. Интерес к такого рода эффектам связан с простотой их реализации и широкими возможностями применения. Так, например, вихревой эффект используется в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов, в холодильных установках, для осушки газов и т.д. Газодинамический метод энергоразделения в сверхзвуковом потоке впервые был предложен А. И. Леонтьевым. В основе метода лежит отличие температуры теплоизолированной стенки от температуры торможения газа.

При течении высокоскоростного газового потока в канале, температура стенки канала, вследствие вязкой диссипации и конвективного переноса энергии, может существенно отличаться от температуры адиабатически заторможенного газа. Разница будет тем больше, чем больше число Маха набегающего потока. Мерой отклонения температуры теплоизолированной стенки от температуры торможения газа служит коэффициент восстановления температуры, который существенно зависит от молекулярного числа Прандтля Pr и принимает значения больше или меньше единицы в зависимости от того, больше или меньше единицы Pr.

В работе рассмотрены два устройства, реализующие эффект энергоразделения в пограничном слое сжимаемого газа. Первое из них представляет собой теплообменный аппарат, состоящий из двух соосно расположенных осесимметричных каналов. Во внутренний канал газ поступает со сверхзвуковой, а во внешний кольцевой — с дозвуковой скоростью. Второе устройство — канал с проницаемой стенкой.