Preview

Аэрокосмический научный журнал

Расширенный поиск
Том 3, № 1 (2017)

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

1-14 220
Аннотация

Приведены результаты аналитического обзора ординарных математических моделей рабочего процесса, применяемых для исследования параметров и характеристик авиационных ГТД на всех этапах его создания и эксплуатации. Рассмотрены математические модели нулевого и первого уровня, нашедшие наибольшее применение при решении типовых задач расчета параметров и характеристик двигателей.

Показано, что хотя используемые в ММД первого уровня подходы в своем классическом варианте и используют определенные допущения, характерные для одномерного идеализированного подхода (прежде всего, о неизменности характеристик узлов во всем диапазоне эксплуатационных режимов и условий на входе в двигатель), с помощью определенных дополнительных доработок они могут быть использованы и для расчетных оценок параметров и характеристик в реальных условиях работы двигателя.

Продемонстрировано, что при использовании математических моделей двигателя первого уровня могут возникать ситуации, когда даже путем введения поправочных функций не удается с достаточной степенью точности отразить реальный рабочий процесс в двигателе и его элементах. В этих случаях следует использовать математические модели двигателя более высокого уровня.

15-22 176
Аннотация

Условия эксплуатации автономных объектов технических комплексов различного назначения тесно связаны с повышенными значениями рабочих температур. Данное обстоятельство требует проведения предварительных тепловых испытаний технологического оборудования. В работе [1] рассмотрены условия проведения тепловых испытаний, при которых элементы испытываемого оборудования помещаются в резервуар с нагретой водой, накрытый сферическими изоляторами, а затем выдерживаются в течении требуемого времени в заданном интервале температур системой автоматического поддержания температур при использовании блока нагревателей. Подобный способ проведения тепловых испытаний оборудования позволяет снизить, но не исключить полностью потоки массы воды от испарения при уменьшении энергопотребления испытательного оборудования.

Несмотря на достигнутые результаты, даже незначительное присутствие паров воды при проведении тепловых испытаний может привести к выводу из строя оборудования. Поэтому существует потребность модернизации испытательного оборудования с целью полной ликвидации потоков массы воды и повышения энергоэффективности в процессе проведения испытаний. С этой целью предложено расположить на открытой водной поверхности испытательной емкости трехслойную воздушно-пузырьковую пленку.

Для обоснования эффективности предложенного варианта разработана математическая модель тепломассообменных процессов, возникающих при проведении тепловых испытаний, с учетом геометрических и теплофизических характеристик испытательной емкости, пленки и оборудования. С использованием закономерностей и уравнений тепломассообмена определены мощности, необходимые для нагревания резервуара с водой и оборудованием до требуемого диапазона температур за заданное время, а также потоки массы воды при испарении с поверхности резервуара.

На основании полученных результатов проанализирована эффективность применения трехслойной воздушно-пузырьковой пленки по сравнению со сферическими изоляторами в качестве элементов покрытия поверхности испытательного резервуара.

Применение предложенного покрытия в виде пленки позволило практически полностью ликвидировать потери массы воды на испарение и почти в 8 раз снизить тепловые потери через поверхность воды испытательного резервуара и снизить более чем в два раза затраты энергии на проведение испытаний и кондиционирование помещения, в котором эти испытания проводятся.

23-36 228
Аннотация

Выполнен обзор работ, посвященных устройству газодинамической температурной стратификации (трубе Леонтьева) и показаны основные факторы, влияющие на его эффективность. Описана экспериментальная установка и приведены полученные на ней данные о величине энергоразделения на воздухе, подтверждающие работоспособность данного устройства.

Экспериментально подтверждено предположение о наличии оптимального соотношения скоростей потоков, текущих в дозвуковом и сверхзвуковом каналах устройства газодинамической температурной стратификации.

Выполнен анализ возможных путей повышения эффективности энергоустановок различного (в том числе космического) базирования  и показано, что в настоящее время основным направлением повышения эффективности их работы является усложнение схемных решений.

Предложена схема замкнутой газотурбиной установки космического базирования, работающая на смеси инертных газов (смесь гелий-ксенон). Она отличается от простейших вариантов отсутствием холодильника-излучателя и включением в состав устройства газодинамической температурной стратификации и теплового компрессора.

На базе уравнений одномерной газовой динамики показано, что работоспособность данной схемы определяется возможностью восстановления полного давления при отводе теплоты в тепловом компрессоре. Выполнен анализ возможности создания теплового компрессора и показано, что  при работе на газах с числом Прандтля, близким к 1 рост полного давления не происходит.

Условиями работоспособности теплового компрессора является работа на газах с низким значением числа Прандтля (смесь гелий-ксенон), при высоких сверхзвуковых скоростях  и наличии продольного градиента давления.

Показано, что существует область низких значений числа Прандтля  (Pr<0,3) для которой при наличии продольного градиента давления в сверхзвуковых потоках вязкого газа возможно восстановление полного давления.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-0982 (Online)