ИСТИНА

Интенсификация теплоотдачи в сверхзвуковых потоках пока не является объектом пристального внимания исследователей, в отличие от дозвуковых потоков, где методы интенсификации хорошо известны и активно применяются на практике. Актуальность задачи определяется исследованием способов повышения эффективности устройства безмашинного энергоразделения потоков. Принцип действия устройства энергоразделения основан на отличии адиабатной температуры пристенного слоя газа в сверхзвуковом потоке от температуры торможения в ядре потока [1]. Существование ударных волн и отрывных течений в сверхзвуковом потоке препятствует внедрению устройства в промышленности – например, на газораспределительных станциях. Новизна исследования определяется возможностью утилизации негативного воздействия ударных волн в виде полезного эффекта локальной интенсификации теплообмена в области присоединения пограничного слоя за отрывом. Интенсивность теплообмена при сверхзвуковых скоростях течения оценивают по коэффициенту теплоотдачи (числу Стентона) St, который с учетом эффектов сжимаемости определяется отношением теплового потока в стенку qw к разности между температурой стенки Tw и адиабатной температурой Tw*. Экспериментальные исследования проводились на сверхзвуковом аэродинамическом стенде (рис. 1) с использованием систем регистрации данных National Instruments, автоматизированных программ опроса и обработки показаний сенсорных устройств в среде LabView, оптических методов визуализации картины течения. В качестве интенсификатора теплоотдачи использовалось металлическое ребро, расположенное перпендикулярно направлению потока. Высота ребра варьировалось и была как больше, так и меньше толщины пограничного слоя в данном сечении. Методика проведения исследования заключалась в регистрации изменения параметров на стенке модели от момента запуска аэродинамической трубы в течение 90 секунд с частотой 1 Гц. Коэффициент теплоотдачи определялся через рассчитанный по изменению температуры стенки тепловой поток. Число Стентона затем рассчитывалось по соотношению (1) и представлялось в виде величины интенсификации теплоотдачи St/St0 относительно значения на гладкой стенке.