25.10.2024

В МГУ исследовали аналогию Рейнольдса в сжимаемом пограничном слое

Ученые НИИ механики МГУ провели экспериментальные и сопряженные с ними численные исследования процессов теплообмена и трения в сжимаемом турбулентном пограничном слое с продольным градиентом давления. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 19-79-10213.

Работа была проведена сотрудниками лаборатории аэродинамики больших скоростей  и термогазодинамики НИИ механики МГУ под руководством ведущего научного сотрудника Николая Киселёва для получения информации о возможности нарушения подобия теплового и динамического пограничных слоев при наличии продольного градиента давления. Эксперименты по измерению коэффициентов трения и теплоотдачи были выполнены на аэродинамических установках НИИ механики МГУ. Решения уравнений пограничного слоя в узком канале получены с использованием собственного программного кода.

«Исследования теплообмена в высокоскоростных потоках газа, особенно при наличии градиента давления, десятилетиями сохраняет свою актуальность. Наше исследование поможет пролить свет на процессы развития пограничных слоев в таких сложных конструкциях, как сверхзвуковые сопла и прилегающие к ним части проточных трактов», – поясняет автор, научный сотрудник лаборатории аэродинамики больших скоростей  и термогазодинамики НИИ механики МГУ Николай Маластовский.

Анализ позволил показать, что в рассмотренных течениях аналогия Рейнольдса нарушается в сторону трения, и, кроме того, практически не зависит от продольного градиента давления. 

Подобные течения встречаются практически повсеместно, а полученные результаты могут быть актуальны при создании сверхзвуковых сопел и газотурбинных двигателей, в частности, систем охлаждения их компонентов. 

Использование полученных экспериментальных данных и предложенных методов расчета подобных течений позволит корректно оценивать тепловые потоки в таких компонентах, что, в свою очередь, приведет к повышению эффективности высокотехнологичных энергетических установок.