ИСТИНА

Эффект газодинамической температурной стратификации в потоке сжимаемого газа заключается в возникновении теплового потока между дозвуковым и сверхзвуковым потоками газа, разделенными теплопроводной стенкой. Принцип действия устройства стратификации основан на известном газодинамическом эффекте: температура адиабатной стенки, обтекаемой потоком сжимаемого газа, может существенно отличаться от температуры торможения потока за счет диссипативных процессов в пограничном слое. Тепловой поток появляется за счет температурного напора между температурой торможения со стороны дозвукового потока и адиабатной температурой стенки со стороны сверхзвукового потока. Эффективность температурной стратификации существенным образом зависит от коэффициента теплоотдачи и коэффициента восстановления температуры со стороны сверхзвукового канала устройства. Причем режим максимальной эффективности стратификации соответствует минимальному значению коэффициента восстановления и максимальному значению коэффициента теплоотдачи. Любое внесение конструктивных изменений в сверхзвуковой канал с целью интенсификации теплоотдачи сопровождается образованием скачков уплотнения и локальных отрывных зон. При этом в области взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем наблюдается значительное увеличение теплового потока через стенку. Этот эффект может способствовать повышению эффекта температурной стратификации. Скачки уплотнения также оказывают влияние и на коэффициент восстановления температуры, который наряду с коэффициентом теплоотдачи, в конечном итоге определяет эффективность устройства. Как показывают результаты ранее проведенных исследований, в области падения скачка уплотнения на стенку возникает локальное увеличение адиабатной температуры стенки и коэффициента восстановления. Таким образом, с одной стороны скачки уплотнения должны способствовать повышению эффекта стратификации за счет увеличение коэффициента теплоотдачи, с другой стороны увеличивается также и коэффициент восстановления, что негативно сказывается на исследуемом эффекте. Данная работа посвящена экспериментальному исследованию влияния искусственно генерируемых скачков уплотнения на эффект газодинамической температурной стратификации. Скачки уплотнения генерировались с помощью кольцевых ребер, установленных в сверхзвуковом канале устройства. Эффекты температурной стратификации на выходе из устройства сравнивались с данными, полученными при работе установки без генераторов при одинаковых начальных параметрах газового потока. Результаты свидетельствуют о том, что скачки уплотнения, возникающие в сверхзвуковом канале, не оказывают негативного воздействия на эффект температурной стратификации. Этот факт может способствовать более активному внедрению устройства в промышленности, поскольку существенно снижается риск потери работоспособности устройства в случае непредвиденного возникновения скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке. В рамках эксперимента получено, что режим противотока работы исследуемого устройства оказывается эффективнее, чем при прямотоке. Эффект стратификации также оказывается выше при увеличении числа Маха и температуры торможения.