Введение к работе
Актуальность проблемы. Нестационарные процессы трения и теплообмена при турбулентном течении в закрытых каналах широко распространены во многих областях современной техники - энергетика, космическая и ракетная техника, химическая технология, добыча и транспоргировка і аза и нефти и др Технологические аппараты в данных отраслях содержат в своей конструкции большое количество осесимметричных каналов различной длины и конфигурации, представляющие собой подводящие и отводящие трубопроводы, сопловые блоки и жаровые патрубки, камеры сгорания различных двигателей, проточные элементы компрессоров, экстракторов и т п Работа названных устройств протекает в сложных термогазодшымических условиях, обусловленных наличием таких возмущающих факторов, как температурная неоднородность, продольный градиент давления, переменность тепловых и кинематических параметров нередко взаимосвязанных условиями технологического процесса
Указанные обстоятельства определяют актуальность проведения систематических исследований влияния данных факторов на гидродинамические и тепломассообменые процессы
Цель работы 1 Модернизировать экспериментальный стенд с современными средствами диагностики для проведения комплексного исследования нестационарных неизотермических течений газа
2 Изготовить опытные участки, разработать методики и программы выполнения
измерений и обработки опытных данных. Исследовать динамические характеристики
средств измерения и установить возможность их применения для решения
поставленной задачи
3 Выполнить экспериментальное исследование влияния неизотермичности,
тепловой и динамической нестационарности на коэффициенты трения и теплоотдачи
в зоне формирования пограничного слоя при резком увеличении температуры
теплоносителя и при большом температурном напоре
4 Определить закономерности эволюции параметров течения и теплообмена,
обусловленные влиянием перечисленных дестабилизирующих факторов, и провести
их количественную оценку
Научная новизна Проведены экспериментальные исследования трения и теплообмена в условиях тепловой и динамической нестационарности и при больших
4 температурных напорах в зоне формирования пограничных слоев и изучены условия одновременного воздействия дестабилизирующих факторов на коэффициенты переноса. Экспериментально установлено 2-х - 3-х кратное изменение коэффициентов трения и теплоотдачи (соответственно увеличение и уменьшение), вызванное влиянием нестационарности при резком увеличении температуры газового потока, а также впервые явление ламинаризации теплового турбулентного пограничного слоя (ТПС) зафиксировано при тепловом потоке, направленном от теплоносителя к обтекаемой поверхности
На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований нестационарных трения и теплообмена при резком изменении температуры теплоносителя и большом температурном напоре в цилиндрическом канала в зоне формирования пограничных слоев Методики идентификации динамических и тепловых параметров в данных условиях Результаты метрологических исследований преобразователей температуры Алгоритмы автоматических измерений и обработки результатов
Практическая ценность состоит в том, что полученные в процессе исследований результаты могут быть использованы при проектировании и расчете проточных частей и выборе оптимальных режимов работы энергетических установок и сложных технологических систем в нестационарных условиях Явление ламинаризации теплового турбулентного пограничного слоя впервые зафиксировано в пусковом режиме энергетической установки при тепловом потоке, направленном от теплоносителя к обтекаемой поверхности Предложен параметр, определяющий границы действия эффекта ламинаризации, и определены его граничные значения
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на студеическо - аспирантских конференциях КГЭУ 2004 - 2006 г, на научных сессиях КГТУ 2005 - 2007 г, на одштадцатой международной научно -технической конференции студентов и аспирантов в г Москве, 2005 г, на VIII Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии в машиностроении" в г Пензе, 2004 г, на международной научно-технической конференции "Актуальные вопросы промышленности и прикладных наук" в г Ульяновске, 2004 г, на III международной научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века" в г Пензе, 2005 г, на межрегиональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященную 50-летию ООО
5 "Уральская сталь", в г Новотроицке, 2005 г, на 18 Всероссийской межвузовской научно-технической конференции "Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий" в г Казани, 2006 г, на пятой Всероссийской научно - технической студенческой конференции "Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической технологии", посвященной 100-летию Г К Дьяконова в г Казани, 2007 г
Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 20 статей и тезисов докладов на конференциях
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы, приложения Полный объем диссертации 165 страниц, которые содержат 150 страниц основного текста, 88 рисунков и 5 таблиц Список литературы включает 142 источников, приложение на 1 странице
