Литвиненко Ю.А., Балбуцкий А.Б., Вихорев В.В., Козлов Г.В., Литвиненко М.В. «Экспериментальное исследование развития гидродинамической неустойчивости в круглой микроструе пропана при воздействии внешнего акустического поля с горением и без горения» Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика, 10, № 4, с. 21-28 (2015)

Выполнены экспериментальные исследования развития дозвуковой круглой микроструи при диффузионном горении пропана и без горения при малых числах Рейнольдса. Развитие струи происходило как при естественных условиях без акустического воздействия так и под действием внешнего акустического поля большой интенсивности (90–100 дБ), частота акустического воздействия варьировалась от нескольких герц до 6 кГц. Струйное течение было реализовано из сопла круглого сечения со скосом 45° и диаметром d=0,45 мм. Подаваемая в сопло смесь пропан-бутана предварительно проходила через испаритель, затем через регулятор расхода газа (двухканальный PR4000B). Исследования проводились при помощи теневого метода на базе ИАБ-451. По результатам исследований получены картины теневой визуализации, показано наличие развивающейся гидродинамической неустойчивости в том числе при наличии конвективных сил (при горении). Получены картины визуализации диффузионного горения круглой микроструи пропан-бутана при различных режимах горения – присоединенное и поднятое. Установлено, что пламя при диффузионном горении круглой микроструи под действием внешнего акустического поля, подвержено уплощению и раздвоению аналогично воздушной свободной круглой микроструе, при этом источник акустических колебаний ориентирован перпендикулярно к струе. Получены картины диффузионного горения для расщепленной акустическим полем импактной струи. Установлено, что в этом случае на ограничивающей пластине реализуется два температурных максимума.

Попкова О.С., Медведева П.В., Шаймухаметова А.Ш., Шаймухаметов М.И. «Определение параметров горящей капли при ее взаимодействии с акустическим потоком газа в трубке» Молодой ученый, № 24, с. 181-185 (2015)

Приводится численное исследование изменения диаметра жидкой горящей капли при ее взаимодействии с акустическим потоком газа в длинной цилиндрической трубе. При моделировании учитывают аэродинамическое взаимодействие капли с газовым потоком и процессы испарения и горения. Расчеты проводились для этилового спирта, которые реагируют с кислородом воздуха. Исследованы влияния начальных значений диаметра капли, ее положения и скорости на изменение ее диаметра. Построены зависимости по результатам расчетов. Приведенная методика позволяет подобрать такие значения геометрических и термодинамических параметров трубки Рийке, которые были бы оптимальны для рабочего процесса горения жидкого топлива.

Любимов Д.В. «О тепловой конвекции в акустическом поле» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 28-36 (2000)

Рассмотрена тепловая вибрационная конвекция. Получены уравнения пульсационного и усредненного движения среды, обобщающие известные уравнения термовибрационной конвекции Сформулированы эффективные граничные условия для средних полей на твердых границах. Решена задача об устойчивости квазиравновесия подогреваемого снизу плоского горизонтального слоя жидкости, совершающего высокочастотные вибрации. Показано, что эффекты сжимаемости могут оказывать существенное влияние, даже когда длина звуковой волны значительно превосходит длину слоя. Обнаружено дестабилизирующее влияние сжимаемости, которое может приводить к неустойчивости слоя даже в условиях невесомости.

Ивашнев О.Е., Ивашнева М.Н., Смирнов Н.Н. «Ударные волны разрежения в потоках неравновесно кипящей жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 20-33 (2000)

Изучается процесс разгерметизации сосуда высокого давления, предварительно заполненного недогретой до параметров насыщения водой. После разгерметизации давление в сосуде падает и в атмосферу истекает вскипающая жидкость. Эксперименты показали, что после прохождения по жидкости первой волны разрежения и падения давления ниже линии насыщения в сосуде образуется двухфазная смесь с небольшим объемным содержанием пара, до 20%. Интенсивное кипение начинается только после прихода движущейся со скоростью ∼10 м/с волны разрежения, названной в "скачком вскипания". Для объяснения особенностей этого процесса разработана математическая модель, учитывающая разность скоростей фаз. Хотя в пузырьковых потоках она всего ∼1 м/с, но оказывается достаточной, чтобы вызвать дробление пузырьков. Расчеты показали, что дробление протекает, как цепная реакция, т.е. один акт дробления создает условия для следующих. Лавинообразный рост числа пузырьков приводит к резкой интенсификации кипения и быстрому переходу неравновесной смеси в равновесное состояние. Этот процесс протекает в узкой области – медленной волне кипения, которая в численных расчетах выглядит как скачок. Разработанная модель позволила получить в численном эксперименте решения, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными, исследовать структуру волны и объяснить ее.

Афонина Н.Е., Громов В.Г., Левин В.А., Мануйлович И.С., Марков В.В., Смехов Г.Д., Хмелевский А.Н. «Исследование запуска кольцевого сопла в натурной и виртуальной импульсной аэродинамической установке» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 158-165 (2016)

Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования запуска кольцевого сопла реактивного двигателя при его продувках воздухом комнатной температуры и высокотемпературными продуктами сгорания стехиометрической ацетилено-воздушной смеси в импульсной аэродинамической установке. В полноразмерном виртуальном аналоге экспериментальной установки на основе уравнений Эйлера изучены режимы и времена выхода течений на квазистационарную фазу. Для кольцевых подводящих каналов различных форм исследованы особенности фазы запуска и квазистационарного течения. Проведено сравнение измеренных в натурном эксперименте и полученных в виртуальной экспериментальной установке значений времен запуска, давлений в различных точках проточного канала и тяги, развиваемой кольцевым соплом.

Шмаков А.Г., Грек Г.Р., Козлов В.В., Коробейничев О.П., Литвиненко Ю.А. «Различные режимы диффузионного горения круглой струи водорода в воздухе» Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика, 10, № 2, с. 27-41 (2015)

Цель работы состоит в экспериментальном исследовании диффузионного горения круглой микроструи водорода с различным диаметром выходного сопла. Обнаружено новое явление в процессе горения микроструи водорода, которое мы условно назвали перетяжкой пламени. Особое внимание было уделено исследованию характеристик развития перетяжки пламени и его роли в процессе диффузионного горения круглой микроструи водорода. Показано, что перетяжка пламени представляет собой замкнутую сферическую область горения смеси водорода с воздухом в ближнем поле горящей струи (вблизи выходного сопла). Область перетяжки пламени окружена мощным градиентом плотности. Обнаружено, что ламинарная струя водорода в этой области преодолевает градиент плотности газа, становится турбулентной и далее вниз по потоку можно наблюдать как процесс турбулентного смешения водорода с окружающим воздухом, так и наличие турбулентного пламени. Установлено, что пространственный размер перетяжки пламени уменьшается с ростом скорости истечения струи.

Грек Г.Р., Катасонов М.М., Козлов В.В., Литвиненко М.В. «Диффузионное горение водорода (круглое скошенное сопло)» Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика, 10, № 2, с. 42-51 (2015)

Цель работы состоит в экспериментальном исследовании диффузионного горения круглой микроструи водорода, истекающей из скошенного под углом 45 ° сопла. Обнаружено новое явление в процессе горения микроструи водорода, которое мы условно назвали перетяжкой пламени, наблюдаемое нами ранее при исследовании диффузионного горения круглой микроструи водорода, истекающей из нескошенного сопла. Особое внимание уделено исследованию характеристик развития перетяжки пламени и его роли в процессе диффузионного горения круглой микроструи водорода. Показано, что перетяжка пламени представляет собой замкнутую сферическую область горения смеси водорода с воздухом в ближнем поле горящей струи (вблизи выходного сопла). Область перетяжки пламени окружена мощным градиентом плотности. Обнаружено, что ламинарная струя водорода в этой области преодолевает градиент плотности газа, становится турбулентной и далее вниз по потоку можно наблюдать как процесс турбулентного смешения водорода с окружающим воздухом, так и наличие турбулентного пламени. Установлено, что пространственный размер перетяжки пламени уменьшается с ростом скорости истечения струи. Показано, что теневые картины горения микроструи, полученные для двух позиций съемки (по нормали к скосу сопла и в направлении перпендикулярном скосу), были идентичны.

Литвиненко Ю.А., Грек Г.Р., Козлов В.В., Коробейничев О.П., Шмаков А.Г. «Структура присоединенного диффузионного пламени микроструи водорода, истекающей из щелевого сопла» Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика, 10, № 2, с. 52-66 (2015)

Цель работы состоит в экспериментальном исследовании диффузионного горения плоской микроструи водорода, истекающей из сопла различной длины и ширины выходной щели. Обнаружено новое явление в процессе горения плоской микроструи водорода, которое мы условно назвали перетяжкой пламени, наблюдаемое нами ранее при исследовании диффузионного горения круглой микроструи водорода. Особое внимание уделено исследованию характеристик развития перетяжки пламени и его роли в процессе диффузионного горения плоской микроструи водорода. Показано, что перетяжка пламени представляет собой замкнутую сферическую область горения смеси водорода с воздухом в ближнем поле горящей струи (вблизи выходного сопла). Область перетяжки пламени окружена мощным градиентом плотности. Обнаружено, что ламинарная плоская струя водорода в этой области преодолевает градиент плотности газа, становится турбулентной и далее вниз по потоку можно наблюдать как процесс турбулентного смешения водорода с окружающим воздухом, так и наличие турбулентного пламени. Установлено, что пространственный размер перетяжки пламени уменьшается с ростом скорости истечения струи. Показано, что перетяжка пламени не возникает при значительном удлинении сопла.

Грек Г.Р., Козлов В.В., Коробейничев О.П., Литвиненко Ю.А., Шмаков А.Г. «Особенности диффузионного горения микроструи водорода при различной пространственной ориентации выходного сопла» Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика, 10, № 4, с. 60-76 (2015)

Цель работы состоит в экспериментальном исследовании особенностей диффузионного горения круглой микроструи водорода в зависимости от пространственной ориентации выходного сопла. Обнаружено, что при диффузионном горении водорода в круглой микроструе в условиях направленности вектора скорости истечения струи обратно и перпендикулярно вектору земной гравитации (g) основные характеристики развития пламени в зависимости от скорости истечения струи практически совпадают. К этим характеристикам относятся диапазоны наличия области «перетяжки» пламени, отрыва пламени при наличии области «перетяжки» пламени, наличия области «перетяжки» пламени, но отсутствия горения турбулентной струи и момент прекращения горения микроструи. Напротив, в ситуации диффузионного горения водорода в круглой микроструе при направлении вектора скорости истечения струи, совпадающего с направлением вектора земной гравитации (g), основные характеристики развития пламени в зависимости от скорости истечения струи резко отличаются от двух предыдущих случаев. Сокращается диапазон существования области «перетяжки» пламени, отрыв пламени происходит в отсутствие области «перетяжки» пламени и момент прекращения горения микроструи наступает при значительно большей скорости ее истечения.

Уваров А.В., Осипов А.И., Рубинский Д.Б. «Возникновение конвективной, тепловой и акустической неустойчивости в плоском слое неравновесного газа» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 1, с. 62-65 (2002)

Рассчитаны области значений параметров, соответствующие конвективной, тепловой и акустической неустойчивости плоского слоя колебательно-неравновесного газа.