Том 10, № 5 (2011)
Энергетическое разделение рабочего тела вихревой трубы для термостатирования
Аннотация
Приведён анализ теоретических исследований по энергетическому разделению газа, используемого в качестве рабочего тела при термостатировании бортового оборудования аэрокосмической техники.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Использование ёмкости высокого давления с криогенной заправкой как хранилища-регазификатора для автономных комплексов газоснабжения и железнодорожного транспорта
Аннотация
В статье проведён анализ возможных вариантов использования ёмкости с криогенной заправкой в составе автономного комплекса газоснабжения. Рассмотрены также особенности работы ёмкости с криогенной заправкой, описаны её достоинства и недостатки.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование течения и энергообмена закрученных потоков жидкости в гидравлическом генераторе тепла
Аннотация
Рассматриваются вопросы исследования и энергообмена закрученных потоков жидкости в вихревом гидравлическом генераторе тепла. Получены выражения для расчёта распределения скоростей и давления по его длине и радиусу. Подтверждена картина формирования свободного и вынужденного вихрей. Получены уравнения для расчёта подогрева жидкости.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Вихревая газоветроэнергоустановка для электроснабжения компрессорных станций
Аннотация
Проведена оценка возможности использования комбинированных вихревых газоветроэнергетических установок для выработки электроэнергии за счёт использования энергии выхлопных газов газоперекачивающего агрегата. Спроектирована трёхмерная модель и выполнен численный расчёт статорной части газоветроэнергетической установки. Получены распределения параметров потока во всей расчётной области. Выявлена зависимость энергетической эффективности установки от статического давления на выходе из области расчёта.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Теплосчётчик для АСКУЭ, интегрированной в АСУ ТП промышленного предприятия
Аннотация
Промышленные автоматизированные системы контроля и учёта энергии (АСКУЭ) должны надёжно и устойчиво функционировать в сложных условиях, характерных для автоматизированных технологических процессов на предприятиях авиакосмической отрасли. К критическим эксплуатационным факторам относятся: электромагнитные и акустические помехи, перепады давления и температуры, пыль, влажность, утечка и искажение учётных данных и др. Предложен вариант структурной схемы и принцип работы теплосчётчика в составе АСКУЭ, который строится на основе тепловычислителя с волоконно-оптическим интерфейсом и волоконно-оптических каналов передачи данных от периферийных датчиков температуры, давления и расхода теплоносителя.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Определение размеров зоны обратных токов трехмерной модели камеры сгорания ГТД с помощью пакета ANSYS FLUENT
Аннотация
В статье описывается численное моделирование зоны обратных токов на трёхмерной модели камеры сгорания авиационного ГТД. Исследование проводилось при различных углах установки лопаток в завихрителе. Приведены графики зависимостей, связывающие между собой параметр крутки и геометрические характеристики зоны обратных токов.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование скорости распространения пламени, ширины зоны и интенсивности химических реакций горения в двигателе с искровым зажиганием
Аннотация
Представлены результаты экспериментального исследования процесса сгорания топливно-воздушной смеси вблизи стенки цилиндра двигателя. Определены ширина зоны химических реакций горения и скорость распространения пламени, а также их воздействие на концентрацию несгоревших углеводородов в отработавших газах.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Экспериментальные исследования распыливания жидкости модельными фронтовыми устройствами камер сгорания
Аннотация
Проведен анализ результатов экспериментальных исследований характеристик топливовоздушных аэрозолей, генерируемых различными модельными фронтовыми устройствами камер сгорания перспективных схем. Выявлено влияние подачи воздуха в центральный канал форсунки на конфигурацию зоны обратных токов и характеристики факела распыла. Выполнено сравнительное исследование факелов распыла за фронтовыми устройствами различных типов. Получены данные по распылу жидких пленок с поверхностей пластин и распределениям в потоке пульсаций концентраций.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Разработка и исследование пневматической форсунки применительно к малоэмиссионной камере сгорания перспективного ГТД
Аннотация
Создан новый форсуночный модуль, удовлетворяющий всем предъявленным требованиям. Предложенный модуль позволяет улучшать структуру поля течения топливовоздушной смеси и обеспечивать высокое качество распыливания топлива, что, в свою очередь, позволит получить широкий диапазон запуска и устойчивую работу камеры сгорания в земных и высотных условиях. Повышена степень гомогенизации смеси, и, как следствие, можно ожидать снижения эмиссии вредных примесей на выходе из газотурбинного двигателя.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование процесса очистки газа от механических примесей в прямоточно-центробежном сепараторе
Аннотация
На основе экспериментальных и расчётных исследований получены новые данные по структуре течения и основным характеристикам прямоточно-центробежного сепаратора. Выявлено влияние длины вихревой камеры, ширины сепарационной щели, наличия или отсутствия отсоса из контейнера сбора частиц, а также размера частиц на степень очистки газа от механических примесей.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Концепция согласования совместной работы камеры сгорания с турбиной и компрессором газогенератора
Аннотация
Обоснованы требования к величинам приведённой скорости потока газа на входе и выходе камеры сгорания с целью обеспечения стабильности и потребной равномерности поля температуры газа на входе в турбину при сохранении оптимального режима работы камеры по устойчивости, эффективности горения и эмиссии.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Проблемы расчётного анализа характеристик ГТД, работающих на природном газе
Аннотация
В данной статье рассмотрены проблемы термодинамического расчёта газотурбинных двигателей, работающих на природном газе. Предлагается алгоритм термодинамического вычисления на основе π-h-T функции с точным учётом изменения теплофизических параметров рабочего тела в среде пакета программ Microsoft Office Excel.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование теплового взрыва в потоке псевдожидкого топлива
Аннотация
На основе модели очагового теплового воспламенения экспериментально исследован процесс электроискрового зажигания потока аэровзвеси частиц алюминия в канале с внезапным расширением. Определен критический радиус начального очага воспламенения, изучена динамика процесса и установлено влияние интенсивности турбулентности на развитие очага.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование зоны плазмохимических реакций в сверхзвуковом потоке воздуха в присутствии неравновесного разряда
Аннотация
Приведены результаты газодинамических и спектроскопических исследований возможности формирования пространственного положения продольного разряда в сверхзвуковом потоке с помощью искусственно создаваемой за анодом зоны разрежения при подаче углеводородного топлива в область разряда. Особенностью исследуемой конфигурации модуля является отсутствие привязки зоны горения к стенкам камеры сгорания. Благодаря использованию возникающей газодинамической особенности течения и неравновесного электрического разряда модуль данной конструкции как стабилизирует зону горения, так и интенсифицирует процессы смешения топлива. Эксперименты проводились при числе М=2 и статическом давлении в потоке ~34,7 кПа в аэродинамической трубе с закрытой рабочей частью квадратного сечения 120*120 мм2. Ток разряда поддерживался на уровне 1 А, расход пропана, используемого как углеводородное топливо, составлял 1,2 г/с, керосина - 1,3 г/с. Проведено сопоставление распределений интенсивности излучения возникавших продуктов химических реакций при различных вариантах инжекции топлива.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Горение конденсированных веществ в электростатическом поле
Аннотация
Представлены результаты экспериментального исследования влияния внешнего электростатического поля на массовую скорость горения тридекана, ПММА, СКН-26, СКМС-30, локализованного в области газофазных реакций и к-фазы. Воздействие поля на газовую фазу меняет форму факела пламени и протекания в нём хемионизационных реакций, что приводит к изменению скорости горения. При предварительной обработке полем к-фазы жидкости наблюдается уменьшение интенсивности горения. Для полимеров подобного эффекта не обнаружено.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Использование удалённого от свечи зажигания ионизационного зонда для разработки геометрии двухзонной модели сгорания в поршневом ДВС
Аннотация
Предложен упрощённый, менее трудоёмкий, чем существующие, подход к разработке геометрии распространения пламени и построению двухзонной модели сгорания в цилиндре ДВС. Методика основана на использовании одного ионизационного зонда, удалённого от свечи зажигания. Результаты эксперимента, обработанные в соответствии с предложенной методикой, могут быть использованы для инженерных расчётов на предпроектной стадии при разработке новых ДВС, а также при доводке рабочего процесса существующих ДВС при использовании альтернативных топлив.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Экспериментальное исследование закрученной газовой струи методом цифровой трассерной визуализации
Аннотация
Закрученные струйные течения широко используются в целях интенсификации тепломассообмена и горения в ракетных и газотурбинных двигателях, промышленных камерах сгорания, системах охлаждения и т.д. В последнее время появились новые средства экспериментального исследования сложных струйных течений. Среди них своими преимуществами выделяется метод трассерной визуализации PIV (Particle Image Velocimetry), который позволяет получать панорамные «срезы» распределения векторов скорости, линий тока, завихренностей и других параметров течения. В данной работе изложены некоторые результаты использования метода PIV при исследовании нестационарной закрученной газовой струи.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование свойств водяного конденсата, отобранного из выхлопных газов тепловых двигателей
Аннотация
Статья посвящена вопросу определения физико-химических характеристик водного конденсата выхлопных газов тепловых двигателей. Представлены и проанализированы данные его исследований с помощью хроматографического оборудования.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Увеличение пропускной способности системы впуска ДВС
Аннотация
Представлены результаты экспериментального и расчётного исследования пропускной способности конфузорно-диффузорных каналов в прямом и обратном направлениях при стационарном течении воздуха, а также оценка повышения наполнения цилиндров ДВС за счёт самозакрывающегося впускного клапана и конфузорно-диффузорных каналов.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Функциональный анализ периодических возмущений при прерывистом резании
Аннотация
Рассмотрены вопросы снижения амплитуды вынужденных колебаний при прерывистом резании заготовок зубчатых колес на основе решения неоднородного дифференциального уравнения второго порядка.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Метод и устройство оценки эффективности передачи энергии от продуктов сгорания частицам абразива на выходе сопла пескоструйного аппарата
Аннотация
Приведено описание устройства, позволяющего оценивать размеры и скорости частиц песка на выходе сопла пескоструйного аппарата. Принцип действия основан на фотоэлектрическом методе измерения. Приведены структурная и функциональная схемы прибора, оценены погрешности измерения.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
О первичной оценке воздействия температурных перепадов на механические свойства защитного оксидного слоя, полученного микродуговым оксидированием, на сплаве АК9
Аннотация
Проведена оценка свойств адгезии и тенденции к сколообразованию оксидных слоев, полученных микродуговым оксидированием на сплаве АК9 в условиях резких температурных перепадов.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Волоконно-оптический датчик давления для системы управления двигателем БПЛА
Аннотация
Трудности оптимизации силовой установки и комплексирования бортовой аппаратуры связаны с габаритами БПЛА и функциональной сложностью комплектующих. В наибольшей степени они проявляются при малых размерах аппарата. Вместе с тем современные технологии позволяют создавать миниатюрные мощные процессоры, сверхлегкие волоконно-оптические датчики и бортовые сети на их основе. Применение сенсорных кондукционных покрытий существенно улучшает чувствительность и расширяет динамический диапазон волоконно-оптических датчиков, в частности, датчиков давления для системы управления силовой установкой.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Косвенное определение наличия вибрационного горения трехканальным датчиком измерения перемещений в камерах сгорания газотурбинных двигателей
Аннотация
В статье рассмотрена проблема возникновения вибрационного горения в низкоэмиссионных камерах сгорания наземных ГТД. Предложена конструкция трёхканального датчика измерения перемещений для косвенного определения наличия вибрационного горения. Представлена схема датчика, а также алгоритм его работы. Проанализированы преимущества трёхканального датчика перед одноканальным.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Разработка и исследование малотоксичной камеры сгорания стационарного ГТД
Аннотация
Представлены результаты экспериментальных исследований, проведённых на базовой и модернизированной камерах сгорания серийной газотурбинной установки. Конструкция новой камеры позволила снизить концентрацию выбросов токсичных веществ по сравнению с серийным вариантом.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Испытания отсека малоэмиссионной камеры сгорания с центробежной и центробежно-пневматической форсунками
Аннотация
С целью улучшения экологических и ресурсных характеристик существующих ТРДД гражданской авиации разработан фронтовой модуль камеры сгорания с комбинированной центробежно-пневматической форсункой.
Экспериментально подтверждены высокая полнота сгорания топлива, удовлетворительный диапазон устойчивого горения, малая эмиссия несгоревших углеводородов, оксида углерода и снижение эмиссии оксидов азота в модифицированном варианте камеры сгорания с комбинированной форсункой.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Моделирование процессов горения пропана при переводе камеры сгорания ГТД на газообразное топливо
Аннотация
В данной работе рассмотрена возможность применения программного комплекса ANSYS Fluent для моделирования процесса горения пропана при переводе КС малоразмерного ГТД на газообразное топливо. Разработана конструкция топливного коллектора и струйной форсунки с учётом особенностей КС, проведён анализ влияния конструкции горелки на интегральные характеристики изделия. По результатам численного моделирования разработаны рекомендации для практического применения программного пакета ANSYS Fluent для расчётов процессов горения газообразного топлива.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Моделирование аэродинамической структуры течения в камере сгорания малоразмерного ГТД с помощью CAE-систем
Аннотация
В работе обоснована и выбрана математическая модель турбулентности, выполнен расчёт аэродинамической структуры течения в камере сгорания с использованием CAD/CAE–технологий, разработан алгоритм решения подобного рода задач, реализованный на примере численного моделирования структуры течения для камеры сгорания малоразмерного ГТД. Проведён анализ влияния режимных параметров на интегральные характеристики камер сгорания. По результатам численного моделирования разработаны рекомендации для практического применения программного пакета ANSYS Fluent.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Построение детальных кинетических схем образования пятикольцевых ПАУ и их редуцирование для использования в современных CAE пакетах
Аннотация
Рассмотрены вопросы построения математической модели, описывающей процессы окисления углеводородных топлив, создания базы данных по термодинамическим свойствам индивидуальных веществ и кинетическим реакциям, формирования кинетических схем различной степени детализации. Проведено исследование влияния детализации кинетической схемы на основные физико-химические процессы (время задержки воспламенения, равновесные значения концентраций).
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование эмиссии токсичных веществ при впрыске воды в камеру сгорания
Аннотация
Рассматриваются вопросы влияния впрыска воды на эмиссионные характеристики камер сгорания ГТД. Основной целью данных исследований явилась оценка влияния впрыска воды в зону горения КС на полноту сгорания и выбросы NOx, CO, CH4. В исследованиях был проведен комплекс опытов по определению экологических характеристик КС при впрыске воды в зону горения. Приведён сравнительный анализ различных способов подвода воды в камеру сгорания.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Анализ применимости моделей горения для расчёта многофорсуночной камеры сгорания ГТД
Аннотация
Рассмотрены вопросы применимости моделей горения для прогнозирования параметров внутрикамерного процесса ГТД. Показаны характерные результаты моделирования для различных моделей горения.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Моделирование процессов в горючих спреях
Аннотация
Предлагается новая концепция положительно (отрицательно) инвариантных многообразий дифференциальных систем с нелипшицевыми нелинейностями. Применение данной концепции позволяет понизить порядок таких систем. Показано, что сингулярно возмущённая система трех уравнений (радиус капель, температура газа, концентрация горючего), описывающая испарение и воспламенение монодисперсного спрея, имеет притягивающее инвариантное многообразие. Это позволяет привести данную систему к системе из двух уравнений, описывающих температуру газа и концентрацию горючего, когда процесс испарения капель завершён. Дополнительное уравнение описывает уменьшение радиуса капель, когда изменения температуры газа и концентрации горючего предполагаются малыми.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Анализ возможности работы пульсирующего воздушно-реактивного двигателя в детонационном режиме
Аннотация
В данной работе рассматривается проблема перехода от дефлаграционного к детонационному горению в пульсирующих двигателях. Условия перехода от дефлаграционного к детонационному горению рассмотрены для углеводородного топлива. Были рассмотрены недостатки предетонации и ударных волн при взрыве.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Моделирование испарения и смешения топлива с воздухом в камере сгорания
Аннотация
В работе представлена модель испарения и смешения капельно-жидкого, парообразного и газообразного топлива в камере сгорания. С помощью этой модели решены следующие задачи. Рассчитаны поля скорости воздушного потока за завихрительными фронтовыми устройствами трёх видов. Определена гидродинамическая структура течений в модулях МОГОС с префильмером и без него. Выполнены расчёты течений для модуля с двухъярусным завихрителем при варьировании профилей компонент скорости на выходе из завихрителя. Проведены расчёты распределений капельно-жидкого, парообразного и газообразного топлива в модуле каждого типа.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)