ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОРАЗДЕЛЕНИЯ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ОБТЕКАНИИ ПАРЫ КРУГОВЫХ ЦИЛИНДРОВ СЖИМАЕМЫМ ПОТОКОМ ВОЗДУХА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально исследовано влияние расстояния между двумя поперечно обтекаемыми круговыми цилиндрами на распределение температуры и статического давления по их поверхности. Исследования проводились при числах Маха набегающего потока \({\text{M}} = 0.295\) и 0.365 и числах Рейнольдса \({\text{R}}{{{\text{e}}}_{{\text{D}}}} = 6.4 \times {{10}^{4}}\) и 7.9 × 104 соответственно. Получено распределение коэффициентов давления и восстановления температуры на поверхности одного из цилиндров. Показано, что в зависимости от расстояния между цилиндрами коэффициенты давления и восстановления температуры могут быть как больше, так и меньше значений, полученных при обтекании одиночного цилиндра при идентичных параметрах набегающего потока.

Об авторах

Ю. А. Виноградов

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: vinograd@imec.msu.ru
Россия, Москва

А. Г. Здитовец

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: zditovets@mail.ru
Россия, Москва

Н. А. Киселёв

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Email: kiselev.nick.a@gmail.com
Россия, Москва

С. С. Попович

МГУ им. М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт механики

Автор, ответственный за переписку.
Email: pss1@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Eckert E.R.G. Energy separation in fluid streams // Int. Commun. Heat Mass Transf. 1986. V. 13. № 2. P. 127–143. https://doi.org/10.1016/0735-1933(86)90053-9
  2. Eiamsa-ard S., Promvonge P. Review of Ranque–Hilsch effects in vortex tubes // Renew. Sust. Energ. Rev. 2008. V. 2. № 7. P. 1822–1842. https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.03.006
  3. Raman G., Srinivasan K. The powered resonance tube: From Hartmann’s discovery to current active flow control applications // Prog. Aerosp. Scie. 2009. V. 45. № 4–5. P. 97–123. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2009.05.001
  4. Леонтьев А.И. Температурная стратификация сверхзвукового газового потока // ДАН. 1997. Т. 354. № 4. С. 475–477.
  5. Golubkina I.V., Osiptsov A.N., Compressible gas-droplet flow and heat transfer behind a condensation shock in an expanding channel // Int. J. Therm. Sci. 2022. V. 179. P. 107576. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2022.107576
  6. Leontiev A.I., Zditovets A.G., Vinogradov Y.A., Strongin M.M., Kiselev N.A. Experimental investigation of the machine-free method of temperature separation of air flows based on the energy separation effect in a compressible boundary layer // Exp. Therm. Fluid Sci. 2017. V. 88. P. 202–219. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2017.05.021
  7. Вигдорович И.И., Леонтьев А.И. Энергоразделение газов с малыми и большими числами Прандтля // Изв. РАН. МЖГ. 2013. № 6. С. 117–134.
  8. Vinogradov Y.A., Zditovets A.G., Leontiev A.I., Popovich S.S., Strongin M.M. Experimental research of shock wave processes influence on machineless gas flow energy separation effect // J. Phys. Conf. Ser. 2017. V. 891. № 1. P. 012080. https://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012080
  9. Макаров М.С., Макарова С.Н. Эффективность энергоразделения при течении сжимаемого газа в плоском канале // Теплофизика и аэромеханика. 2013. Т. 20. № 6. С. 777–787.
  10. Leontiev A.I., Zditovets A.G., Kiselev N.A., Vinogradov Y.A., Strongin M.M. Experimental investigation of energy (temperature) separation of a high-velocity air flow in a cylindrical channel with a permeable wall // Exp. Therm. Fluid Sci. 2019. V. 105. P. 206–215. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2019.04.002
  11. Khazov D.E., Leontiev A.I., Zditovets A.G., Kiselev N.A., Vinogradov Y.A. Energy separation in a channel with permeable wall // Energy. 2022. V. 239. P. 122427. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.122427
  12. Бирюк В.В., Веретенников С.В., Гурьянов А.И., Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект. Технические приложения. М: ООО “Научтехлитиздат”, 2014. 216 c. ISBN:978-5-93728-143-2.
  13. Eckert E., Weise W. Messungen der temperaturverteilung auf der oberflache schnell angestromter unbeheizter korper // Forsch. Geb. Ing. Wesen. 1942. V. 13. № 6. P. 246–254. https://doi.org/10.1007/BF02585343
  14. Ryan L.F. Experiments on Aerodynamic CoolingExperiments on aerodynamic cooling. PhD thesis. Swiss Federal Institute of Technology. Zurich. 1951. https://doi.org/10.3929/ethz-a-000092033
  15. Popovich S.S., Kiselev N.A., Zditovets A.G., Vinogradov Y.A. Experimental study of the adiabatic wall temperature of a cylinder in a supersonic cross flow // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2039. № 1. P. 012029. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2039/1/012029
  16. Попович С.С., Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С. Коэффициент восстановления температуры в сжимаемом турбулентном пограничном слое // Теплофиз. выс. темп. 2022. Т. 60. № 3. С. 455–480. https://doi.org/10.31857/S0040364422030115
  17. Thomann H. Measurements of the recovery temperature in the wake of a cylinder and of a wedge at Mach numbers between 0.5 and 3. Tech. Rep. Report 84, National Aeronautical Research Institute (FFA), Sweden, 1959.
  18. Kurosaka M., Gertz J.B., Graham J.E., Goodman J.R., Sundaram P., Riner W.C., Kuroda H., Hankey W.L. Energy separation in vortex street // J. Fluid Mech. 1987. V. 178. P. 1–29. https://doi.org/10.1017/S0022112087001095
  19. Kulkarni K.S., Goldstein R.J. Energy separation in the wake of a cylinder: Effect of Reynolds number and acoustic resonance // Int. J. Heat Mass Transf. 2009. V. 52. № 17–18. P. 3994–4000. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.03.024
  20. Burazer J. Energy separation in transient and steady-state flow across the cylinder // J. Theor. Appl. Mech. 2018. V. 45. № 1. P. 83–94. https://doi.org/10.2298/TAM171130006B
  21. Aleksyuk A.I., Osiptsov A.N. Direct numerical simulation of energy separation effect in the near wake behind a circular cylinder // Int. J. Heat Mass Transf. 2018. V. 119. P. 665–677. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.11.133
  22. Aleksyuk A.I. The Eckert–Weise effect and energy separation under the f low interference behind side-by-side cylinders // J. Fluid Mech. 2021. V. 915. P. A95. https://doi.org/10.1017/jfm.2021.128
  23. Алексюк А.И. Области пониженной полной энтальпии в ближнем следе за телом в потоке вязкого газа // Изв. РАН. МЖГ. 2022. № 1. С. 69–80. https://doi.org/10.31857/S0568528122010017
  24. Aleksyuk A.I. Influence of vortex street structure on the efficiency of energy separation // Int. J. Heat Mass Transf. 2019. V. 135. P. 284–293. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.01.103
  25. Zdravkovich M.M. The effects of interference between circular cylinders in cross flow // J. Fluids Struct. 1987. V. 1. № 2. P. 239–261. https://doi.org/10.1016/S0889-9746(87)90355-0
  26. Shapiro A.H. The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow. New York: The Ronald Press Company. Vol. 1. 1953.
  27. ГОСТ Р 54500.3-2011 / Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 https://docs.cntd.ru/document/1200088855
  28. Williamson C.H.K. Vortex Dynamics in the Cylinder Wake // Annu. Rev. Fluid Mech. 1996. V. 28. № 1. P. 477–539. https://doi.org/10.1146/annurev.fl.28.010196.002401
  29. Szepessy S., Bearman P.W. Aspect ratio and end plate effects on vortex shedding from a circular cylinder // J. Fluid Mech. 1992. V. 234. № 1. P. 191. https://doi.org/10.1017/S0022112092000752
  30. Nagata T., Noguchi A., Kusama K., Nonomura T., Komuro A., Ando A., Asai K. Experimental investigation on compressible flow over a circular cylinder at Reynolds number of between 1000 and 5000 // J. Fluid Mech. 2020. V. 893. P. A13. https://doi.org/10.1017/jfm.2020.221
  31. Mahbub Alam M., Moriya M., Sakamoto H. Aerodynamic characteristics of two side-by-side circular cylinders and application of wavelet analysis on the switching phenomenon // J. Fluids Struct. 2003. V. 18 № 3–4. P. 325–346. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2003.07.005

Дополнительные файлы


© Ю.А. Виноградов, А.Г. Здитовец, Н.А. Киселёв, С.С. Попович, 2023