Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Исследование радиационно-конвектив-ного тепломассообмена в химически реагирующих потоках являет-ся одной из актуальных проблем современной науки о теплообмене. Научная значимость рассматриваемой проблемы обусловлена тем, что она в настоящее время изучена в недостаточной степени. Практическая значимость заключается в широком распространении радиационно-конвективного процесса теплообмена в различных инженерных системах, используемых как в авиационно -космической технике, так и в различных энергетических и технологических установках. Исследование процесса изучения высокотемпературного потока газа, образуемого вокруг летательного аппарата, актуально как для разработки систем его тепловой защиты, гак и для разработки систем аэрокосмической навигации. Существенный вклад в изучение летательного аппарата вносит струя продуктов сгорания реактивного двигателя. В настоящее время большинство исследователей изучают проблему излучения струйных потоков в диапазоне видимого и инфракрасного излучения, тогда как излучение в радиодиапазоне практически не изучено. Источником радиоизлучения являются заряженные частицы (ионы и электроны), образованные в результате ионизации высокотемпературного потока. Ионизированные потоки в виде направленных пучков, находят применение как в различных технологических установках, гак и в аэрокосмических системах. При создании таких систем важно знать условия, при которых процесс распространения ионизированных пучков является термодинамически равновесным.
Исходя из научной и практической целесообразности, цель настоящей работы заключается в разработке полуэмпирической модели радиационно-конвективного тепломассообмена в химически реагирующих струйных потоках и методики определения развития неустойчивости ионизированных пучков.
- 4 -ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: '
Разработка методики расчета спектральной интенсивности излучения (в радиодиапазоне) высокотемпературных струйных потоков.
Разработка эффективного алгоритма и программы численного расчета радиационно-конвективного тепломассообмена в сверхзвуковых турбулентных струйных потоках, включая расчет процесса их физико-химического взаимодействия с атмосферой
и процесса излучения.
На основе численного моделирования радиационно-конвективного тепломассообмена провести исследование гидродинамического, теплового и физико-химического взаимодействия сверхзвуковой турбулентной струи с атмосферой, включая процесс излучения.
Разработка методики определения условий развития не-усгочивосги ионизированных многокомпонентных пучков, определение влияния на развитие их неустойчивости таких факторов как соотношение температур и концентраций компонент, направленных скоростей и размеров системы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА представленной работы заключается в следующем :
Впервые разработана полуэмпирическая модель и предложена методика расчета радиационно-конвективного теплообмена в сверхзвуковой химически реагирующей турбулентной струе с учетом излучения, поглощения и дифракции электромагнитных волн.
Разработан эффективный алгоритм численного моделирования радиационно-конвективного тепломассообмена в сверхзвуковых турбулентных струях,.позволяющий определять гидродинамические, тепловые и физико-химические характеристики струйных течений, включая расчет процессов догорания, ионизации и электромагнитного излучения.
- ь -
- На основе обобщенного решения системы уравнений Пуассона-Власова предложена методика определения условий развития неустойчивости многокомпонентных квазинейтральных пучков для широкого класса начальных возмущений с учетом граничных условий. Предложенная методика дает преимущество не только в достижении более высокой общности, но и позволяет упростить анализ устойчивости многокомпонентных лучков.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ заключается в разработке методики численного моделирования процесса радиационно-конвективного тепломассообмена в турбулентных химически реагирующих струйных течениях, которая позволяет определять гидродинамические, тепловые и физико-химические характеристики таких течений. Результаты проведенных исследований по определению физико-химических характеристик турбулентных струй, а также рекомендации по определению условий термодинамической устойчивости ионизированных пучков могут быть использованы не только для разработки аэрокосмических систем, но и в различных областях техники при разработке различного рода энергетических и технологических установок, это мгд-генераторы, газодинамические лазеры, камеры сгорания энергоустановок, технологические установки металлургической промышленности, струйные установки, предназначенные для экологических систем,, .струйные и ионные технологические установки, предназначенные для нанесения покрытий и т.д.
ДОСТОВЕРНОСТЬ ОСНОВНЫХ. ПОЛОЖЕНИЙ данной работы подтверждается удовлетворительной согласованностью расчетных характеристик струйных течений с соответствующими расчетными и экспериментальными данным ранее опубликованных исследований.
ПУБЛИКАЦИЙ. Основные результаты работы опубликованы в 2-х научных статьях и б научно-технических отчетах по темам приоритетных научных направлений института.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ . Диссертационная работа изложена на 180 стр., включает Ikk страницы машинописного текста, иллюстраций V7 рисунков, 8 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы из 128 наименований.
- б -