Изучение физики тепловых процессов сложного тепломассопереноса в каналах в условиях гидродинамической нестационарности потока

Цель работы - исследование тепловых и гидродинамических процессов сложного тепломассопереноса в каналах, получение новых экспериментальных данных о нестационарных процессах взаимодействия между фазами газожидкостного потока в канале, создание новых эффективных методов измерений динамики мгновенных векторных полей скорости потока. Выполнен анализ влияния ошибок квантования АЦП ПЗС-матрицы на неопределенность результата измерений полей скорости потока методом SIV (Smoke Image Velocimetry). Исследование выполнено с использованием изображений, полученных при визуализации потока за обратным уступом. Установлена количественная связь среднеквадратического отклонения результата измерений от влияния ошибок квантования со степенью неравномерности яркости дыма в выбранном фрагменте и размером фрагмента. Показано, что ошибки квантования не изменяют оценку средней скорости потока, но приводят к появлению дополнительного случайного шума в оценках скорости. Для реализованной в опытах степени неравномерности яркости дыма и принятом диапазоне размеров исходного фрагмента изображения для оценки векторов скорости величина относительной среднеквадратичной неопределенности составила 0,027…0,37% скорости внешнего потока. Выполнена оценка точности нового оптического метода измерений мгновенных полейскорости потока по результатам дымовой визуализации, позволяющего исследовать нестационарные и быстропротекающие процессы. Метод основан на измерении перемещений турбулентных структур, визуализируемых в световом ноже при помощи дыма. Исследовано изменение систематической и случайной ошибок измерения в зависимости от величины однородного смещения частиц дыма. Показана эффективность нового метода измерений с точки зрения повышения точности определения смещения частиц, напрямую влияющей на величину погрешности измерений скорости потока. Предложены методика и техника проведения измерений коэффициента теплоотдачи в теплофизических экспериментах. Методика позволяет использовать одну и ту же электропроводящую пленку, покрывающую теплообменную поверхность, для ее нагрева и для измерения ее температуры, свести к минимуму неконтролируемые утечки тепла и снизить погрешность результатов измерений. Исследовано движение жидкой фазы в составе газожидкостных потоков в каналах различного диаметра и длины. Получены расходные характеристики каналов. Проведено обобщение полученных результатов. При умеренных перепадах давления расход жидкости, поднимаемой спутным потоком газа через наклонный канал, пропорционален перепаду давления в канале за вычетом четверти гидростатического давления жидкости по высоте канала.