Файл: Численное моделирование процессов энергоразделения в потоках сжимаемого газа.pdf

158 79. Aubrey M. Cary Jr. Summary of available information on Reynolds analogy for zero-pressure-gradient, compressible, turbulent-boundary-layer flow. — NASA,
TN D-5560, 1970. — 17 pp.
80. Репик Е.У., Соседко Ю.П. Турбулентный пограничный слой. Методика и результаты экспериментальных исследований. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007.
— 312 с.
81. Dyban E.P., Epik E.J. Heat transfer in boundary layer in a turbulent air flow //
Proc. 6th Int. Heat Transfer Conf. — Vol. 2. — Toronto, Canada: 1978. —
Pp. 507–512.
82. Kestin J. The effect of free-stream turbulence on heat transfer rates // Ad­
vances in Heat Transfer. — 1966. — Vol. 3, no. 1. — Pp. 1–32.
83. Blair M.F. Influence of free-stream turbulence on turbulent boundary layer heat transfer and mean profile development // ASME J. Heat Transfer. —
1983. — Vol. 105, no. 1. — Pp. 33–47.
84. Simonich J.C., Bradshaw P. Effect of free-stream turbulence on heat transfer through a turbulent boundary layer // ASME J. Heat Transfer. — 1978. —
Vol. 2, no. 4. — Pp. 671–677.
85. Пядишюс А., Шланчяускас А. Турбулентный перенос в пристенных тече­
ниях. — Вильнюс: Мокслас, 1987.
86. Адомайтис И.-Э.И., Чесна Б.А., Вилемас Ю.В. Экспериментальное исследование теплоотдачи и трения цилиндра, продольно обтекаемого турбулизированным потоком воздуха с переменными физическими свой­
ствами // Тр. АН Лит. ССР. — Т. 1 (122) из Б. — 1981. — С. 51–69.
87. Михайлова Н.П., Репик Е.У., Соседко Ю.П. Исследование теплообмена и аналогии Рейнольдса в турбулентном пограничном слое при высоком уровне турбулентности набегающего потока // Изв. РАН. МЖГ. — 2000.
— № 2. — С. 61–71.
88. Heat transfer and skin-friction in a turbulent boundary layer under a non-equi­
librium longitudinal adverse pressure gradient / N.A. Kiselev, A.I. Leontiev,
Yu.A. Vinogradov et al. // International Journal of Heat and Fluid Flow. —
2021. — Vol. 89. — P. 108801.

159 89. Shapiro A. H., Howthorne W. R. The Mechanics and Thermodynamics of
Steady, One-Dimensional Gas Flow // J. App. Mech. — 1947. — Vol. 69. —
P. 317.
90. Shapiro A. H., Wadleigh K. R. Final Summary Report of Aerothermopres­
sor Project: Tech. Rep. 2-6985. — Cambridge, Massachussets: Massachusettes
Institute of Technology, 1956. — September.
91. Wadleigh K. R. An experimental investigation of a small-scale aerothermo­
pressor — a device for increasing the stagnation pressure of high-temperature,
high-velocity gas stream by evaporative cooling: submitted in partial fulfill­
ment of the requirements for the degree of doctor of science / Massachusettes
Institute of Technology. — 1953. — June.
92. Fowle A. A. An experimental investigation of an aerothermopressor having a gas flow capacity of 25 pounds per second: submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy / Massachusettes
Institute of Technology. — 1955. — June.
93. Erickson A. J. A theoretical and experimental investigation of the aerother­
mopressor process: submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of science / Massachusettes Institute of Technology. — 1956.
— June.
94. MacKay R. T. Experimental investigation of a 2 1/8 in diameter constant-area aerothermopressor with supersonic inlet: submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in mechanical engineering /
Massachusettes Institute of Technology. — 1955. — June.
95. Smith I. K. Investigation of increase of total pressure of a hot gas stream by the injection of water: A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy, in the Faculty of Engineering, University of London / Imperial College London.
— 1961.
96. Smith I. K. The Supersonic Aerothermopressor // Proceedings of the Institu­
tion of Mechanical Engineers. — 1969. — Vol. 184, no. 1. — Pp. 121–132.

160 97. Ерофеев В. Л. Повышение мощности и экономичности газосиловой установ­
ки речного судна путем использования термогазодинамического эффекта:
дис. ... канд тех. наук : 05.00.00. — Ленинград, 1970. — 151 с.
98. Степанов И.Р., Чудинов В.И. Некоторые задачи движения газа и жид­
кости в каналах и трубопроводах энергоустановок. — Л.: Наука, 1977. —
200 с.
99. Степанов И.Р., Чудинов В.И. Термопрессор: а. с. №472209 СССР. — 1975.
— Бюлл. № 20. 77 с.
100. Хазов Д. Е. К вопросу об эффекте повышения полного давления // Огне­
упоры и техническая керамика. — 2006. — № 11. — С. 39–43.
101. Wilke C. R. A Viscosity Equation for Gas Mixtures // The Journal of Chemical
Physics. — 1950. — Vol. 18, no. 4. — Pp. 517–519.
102. Mason E. A., Saxena S. C. Approximate Formula for the Thermal Conduc­
tivity of Gas Mixtures // The Physics of Fluids. — 1958. — Vol. 1, no. 5. —
Pp. 361–369.
103. Пажи Д. Г., Галустов В. С. Основы техники распыливания жидкостей.
— М.: Химия, 1984. — 256 с.
104. Машиностроение. Энциклопедия. Теоретическая механика. Термодинами­
ка. Теплообмен / Под ред. К. В. Фролова. — М.: Машиностроение, 2003.
— Т. I-2. — 600 с.
105. Nukiyama S., Tanasawa Y. Experiments on the Atomization of Liquids in an
Airstream // Trans. Soc. Mech. Eng. Jpn. — 1939. — Vol. 5. — Pp. 68–75.
106. Hrubecky Henry F. Experiments in Liquid Atomization by Air Streams //
Journal of Applied Physics. — 1958. — Vol. 29, no. 3. — Pp. 572–578.
107. Bitron M. D. Atomization of Liquids by Supersonic Air Jets // Industrial &
Engineering Chemistry. — 1955. — Vol. 47, no. 1. — Pp. 23–28.
108. New Method for Solving One-Dimensional Transonic Reacting Flows of a
Scramjet Combustor / Ruifeng Cao, Tao Cui, Daren Yu et al. // Journal of Propulsion and Power. — 2016. — Vol. 32, no. 6. — Pp. 1403–1412.

161 109. Khazov Dmitry. Nonmachine energy separation in channel with permeable walls // Journal of Physics: Conference Series. — 2018. — Vol. 1129, no. 1. —
P. 012018.
110. Energy separation in a channel with permeable wall / D.E. Khazov, A.I. Leon­
tiev, A.G. Zditovets et al. // Energy. — 2022. — Vol. 239. — P. 122427.

111. Леонтьев А. И., Волчков Э. П., Лебедев В. П. Тепловая защита стенок плазмотронов. Низкотемпературная плазма. — Новосибирск: Ин-т тепло­
физики СО РАН, 1995. — Т. 15. — 335 с.
112. Leontiev A. I., Lushchik V. G., Makarova M. S. The temperature recovery factor in a boundary layer on a permeable plate // High Temperature. — 2017.
— Mar. — Vol. 55, no. 2. — Pp. 246–252.
113. Виноградов Ю. А., Ермолаев И. К., Леонтьев А. И. Теплообмен в турбулентном слое сжимаемого газа на проницаемой поверхности при че­
редующемся вдуве-отсосе // Теплофизика высоких температур. — 1999.
— Т. 37, № 2. — С. 340–343.
114. Коэффициенты восстановления на проницаемой поверхности и в обла­
сти газовой завесы в сверхзвуковом турбулентном пограничном слое /
Ю. В. Барышев, Ю. А. Виноградов, А. И. Леонтьев, В. И. Рождествен­
ский // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа.
— 1972. — № 2. — С. 131–131.
115. Bellettre J., Bataille F., Lallemand A. A new approach for the study of turbu­
lent boundary layers with blowing // International Journal of Heat and Mass
Transfer. — 1999. — Vol. 42, no. 15. — Pp. 2905 – 2920.
116. Mathelin L., Bataille F., Lallemand A. Blowing models for cooling surfaces //
International Journal of Thermal Sciences. — 2001. — Vol. 40, no. 11. —
Pp. 969–980.
117. Blowing Effects on Heat and Mass Transfer for Different Geometrical Config­
urations / F. Bataille, L. Mathelin, J. Bellettre, A. Lallemand // Proceedings of Symposium on Advanced Flow Management. Part B - Heat Transfer and
Cooling in Propulsion and Power Systems. — 2003.

162 118. Thermal Behavior of Porous Plates Subjected to Air Blowing / J. Bellettre,
F. Bataille, J.-C. Rodet, A. Lallemand // Journal of Thermophysics and Heat
Transfer. — 2000. — Vol. 14, no. 4. — Pp. 523–532.
119. Mathelin L., Bataille F., Lallemand L. Near wake of a circular cylinder sub­
mitted to blowing – I: Boundary layers evolution // International Journal of
Heat and Mass Transfer. — 2001. — Vol. 44, no. 19. — Pp. 3701 – 3708.
120. Heat, Mass, and Momentum Transfer for Flow over a Flat Plate with Blowing or Suction: Tech. Rep. NACA-TN-3208 / H. S. Mickley, R. C. Ross, A. L. Squy­
ers, W. E. Stewart. — Washington, DC, United States: National Advisory
Committee for Aeronautics, 1954. — July.
121. Squire L. C. Further experimental investigations of compressible turbulent boundary layers with air injection. — London: HM Stationery Office, 1970.
122. Aggarwal J.K., Hollingsworth M.A., Mayhew Y.R. Experimental friction fac­
tors for turbulent flow with suction in a porous tube // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 1972. — Vol. 15, no. 9. — Pp. 1585 – 1602.
123. Soave Giorgio. Equilibrium constants from a modified Redlich-Kwong equa­
tion of state // Chemical Engineering Science. — 1972. — Vol. 27, no. 6. —
Pp. 1197–1203.
124. Zucrow M.J., Hoffman J.D. Gas Dynamics, Multi-Dimensional Flow. Gas Dy­
namics. — Wiley, 1977.
125. Dutton R. A. The effects of distributed suction on the development of turbu­
lent boundary layers: Tech. Rep. 3155. — London: Cambridge: Engineering
Laboratory, 1958.
126. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И. Гидродинамика и тепломассообмен на про­
ницаемых поверхностях. — М.: Наука, 1984. — 274 с.
127. Effect of Distributed Suction on the Development of Disturbances on the Wing
Profile / G. R. Grek, M. M. Katasonov, V. V. Kozlov, V. I. Kornilov // Doklady
Physics. — 2020. — Apr. — Vol. 65, no. 4. — Pp. 157–160.

163 128. Ferro Marco, Fallenius Bengt E.G., Fransson Jens H.M. Experimental study on turbulent asymptotic suction boundary layers // Journal of Fluid Mechan­
ics. — 2021. — Vol. 915. — P. A80.
129. Effect of uniform blowing/suction in a turbulent boundary layer at mod­
erate Reynolds number / Yukinori Kametani, Koji Fukagata, Ramis ¨Orl¨u,
Philipp Schlatter // International Journal of Heat and Fluid Flow. — 2015. —
Vol. 55. — Pp. 132–142. — Special Issue devoted to the 10th Int. Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements (ETMM10) held in
Marbella, Spain on September 17-19, 2014.
130. Gordon S., McBride B. J. Computer program for calculation of complex chem­
ical equilibrium compositions and applications. Part 1: Analysis: Tech. Rep.
RP-1311. — Lewis Research Center, Cleveland, Ohio 44135-3191: NASA, 1994.
— October.

164
Приложение А
Сопоставление расчётных и экспериментальных данных для устройства газодинамического энергоразделения
Ниже приведены сопоставления расчётных и экспериментальных данных при различных начальных параметрах для течения в сверхзвуковом канале устройства газодинамического энергоразделения.

165 1
2
????
,атм
M
2
.????????
“
2.
0;
????
˚
0
“
25
.6
°C;
????
˚
0
“
11
.39
атм
1 2
????
,атм
M
2
.????????
“
2.
0;
????
˚
0
“
51
.2
°C;
????
˚
0
“
11
.39
атм
0
.5 1
.0 1
.5
????
,атм
M
2
.????????
“
2.
5;
????
˚
0
“
25
.3
°C;
????
˚
0
“
16
.72
атм
0
.5 1
.0 1
.5
????
,атм
M
2
.????????
“
2.
5;
????
˚
0
“
51
.2
°C;
????
˚
0
“
16
.72
атм
1 2
????
,атм
M
2
.????????
“
1.
8;
????
˚
0
“
25
.4
°C;
????
˚
0
“
10
.48
атм
1 2
????
,атм
M
2
.????????
“
1.
8;
????
˚
0
“
51
.7
°C;
????
˚
0
“
10
.48
атм
0 200 400 600
????,
мм
1 2
????
,атм
M
2
.????????
“
1.
8;
????
˚
0
“
25
.9
°C;
????
˚
0
“
10
.51
атм
0 200 400 600
????,
мм
1 2
????
,атм
M
2
.????????
“
2.
0;
????
˚
0
“
25
.8
°C;
????
˚
0
“
11
.52
атм skw
Pr
????
“
????
????????
,
Pr
????
8
“
0.
82
sst
Pr
????
“
????
????????
,
Pr
????
8
“
0.
82
Exp.
0 200 400 600
????,
мм
0
.5 1
.0
????
,атм
M
2
.????????
“
2.
5;
????
˚
0
“
25
.9
°C;
????
˚
0
“
16
.54
атм
Рисунок
А.1
—
Распределение ст атическ ого давления по длине коническ ого свер хзвук ового канала.
Сплошные линии
—
расчёт;
символы
—
эк сперимент
[
11
]

166 5
.0 7
.5
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
2.
0;
????
˚
0
“
25
.6
°C;
????
˚
0
“
11
.39
атм
25 30
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
2.
0;
????
˚
0
“
51
.2
°C;
????
˚
0
“
11
.39
атм
0
.0 2
.5 5
.0
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
2.
5;
????
˚
0
“
25
.3
°C;
????
˚
0
“
16
.72
атм
25 30
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
2.
5;
????
˚
0
“
51
.2
°C;
????
˚
0
“
16
.72
атм
5 10
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
1.
8;
????
˚
0
“
25
.4
°C;
????
˚
0
“
10
.48
атм
30 35
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
1.
8;
????
˚
0
“
51
.7
°C;
????
˚
0
“
10
.48
атм
0 200 400 600
????,
мм
5 10
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
1.
8;
????
˚
0
“
25
.9
°C;
????
˚
0
“
10
.51
атм
0 200 400 600
????,
мм
5 10
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
2.
0;
????
˚
0
“
25
.8
°C;
????
˚
0
“
11
.52
атм skw
Pr
????
“
????
????????
,
Pr
????
8
“
0.
82
sst
Pr
????
“
????
????????
,
Pr
????
8
“
0.
82
Exp.
0 200 400 600
????,
мм
2
.5 5
.0 7
.5
????
????????
,
˝
C
M
2
.????????
“
2.
5;
????
˚
0
“
25
.9
°C;
????
˚
0
“
16
.54
атм
Рисунок
А.2
—
Распределение температуры наружной стенки по длине коническ ого свер хзвук ового канала.
Сплошные линии
—
рас чёт;
символы
—
эк сперимент
[
11
]

167
Приложение Б
Изменение основных параметров по длине аэротермопрессора
Ниже приведены изменения основных параметров (давления торможения,
числа Маха, температуры, скорости и доли испарившейся жидкости) по длине аэротермопрессора при различных параметрах.

168 1.0 1.1 1.2
σ
˚
????
????0
{????
0 0.6 0.8 1.0 1.6 1.7 1.8 1.9
M
0.4 0.6
????
{
????
˚
0
???? {????
˚
0
????
????
{????
˚
0 0.6 0.8 1.0
????
{
????
0
????{????
0
????
????
{????
0 0
1 2
3 4
5
????{????
ℎ
0.0 0.5 1.0
ω
Рисунок Б.1 — Изменение основных параметров по длине АТП при
????
ℎ
“ 500
мм; M
0
“ 1.6; ????
˚
0
“ 2.0
атм; ????
˚
0
“ 727
°C; Ω
0
“ 0.3; δ
0
“ 5
мкм

169 1.0 1.1 1.2
σ
˚
M
0
{Ω
0 1.2/0.15 1.4/0.25 1.6/0.30 2.0/0.25 1.5 2.0
M
0.4 0.6 0.8
????
{
????
˚
0
???? {????
˚
0
????
????
{????
˚
0 0.95 1.00 1.05 1.10
????
{
????
0
????{????
0
????
????
{????
0 0
1 2
3 4
5
????{????
ℎ
0.0 0.5 1.0
ω
Рисунок Б.2 — Изменение основных параметров по длине АТП при
????
ℎ
“ 500
мм; ????
˚
0
“ 2.0
атм; ????
˚
0
“ 727
°C; ????
????0
{????
0
“ 1; δ
0
“ 5
мкм

170
Приложение В
Теплофизические и транспортные свойства смесей инертных газов
Теплофизические и транспортные свойства смесей газов рассчитывались по методике приведённой в [
130
]. На рис.
В.1
показано изменение молекуляр­
ного числа Прандтля для различных смесей инертных газов в зависимости от молярной доли ксенона.
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
µ
????????
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Pr
Смесь
Ar-Xe
H
2
-Xe
He-Xe
Рисунок В.1 — Зависимость молекулярного числа Прандтля от молярной доли ксенона для различных смесей
В табл.
10
приведено соответствие между молярной долей ксенона и ми­
нимальным числом Прандтля для трёх рассмотренных смесей.
Таблица 10 — Значения молярной доли ксенона соответствующей минимальному числу Прандтля смесь
µ
????????
Pr
Ar-Xe
0.57 0.57
He-Xe
0.65 0.22
H
2
-Xe
0.61 0.18