Гидродинамические, тепловые процессы и кризисные явления в однофазных и многофазных средах, в том числе при воздействии внешних полей в неоднородных системах и пористых материалах

Выполнен широкий спектр экспериментальных и теоретических исследований гидродинамических и тепловых процессов в однофазных и многофазных средах, в том числе при воздействии внешних полей в неоднородных системах и пористых средах. Экспериментально показана возможность использования кипения недогретых до температуры насыщения диэлектрических хладонов для охлаждения современных компьютеров и коммутирующих элементов современной силовой электроники. Полученные результаты открывают новые возможности развития 3-го поколения систем охлаждения компьютерных кластеров.Выполнены эксперименты по исследованию механизмов фрагментации расплава и контакта горячей поверхности с охладителем. На основе полученных опытных данных и анализа источников литературы сделано предположение, что для описания процесса тонкой фрагментации расплава при паровом взрыве наиболее подходит кавитационно-акустическая модель дробления. С помощью экспериментальных и расчетных методов определены границы применения различных магнитогидродинамических приближений, используемых для изучения структуры жидкометаллических электровихревых течений. Показано, что численные исследования, выполненные в безъиндукционном приближении, наиболее адекватно и с минимальными вычислительными затратами описывают МГД процессы, протекающие в электрометаллургических и электросварочных агрегатах. Исследован широкий диапазон режимных параметров течения жидкого металла и расплавов солей в условиях, воспроизводящих элементы системы охлаждения реактора типа ТОКАМАК на примере опускного течения в круглой трубе. В жидких металлах обнаружена область существования аномальных пульсаций температуры и нестационарных режимов МГД-течения, в тоже время в расплавах солей нестационарных режимов МГД-течения не выявлено. Этот результат получен впервые и важен для проектирования технических устройств. Разработана общая модель процесса теплоотдачи теплоносителей сверхкритического давления (СКД). Закончено обобщение экспериментальных данных по нормальной и ухудшенной теплоотдаче теплоносителей СКД, выданы расчетные рекомендации для проектных работ, осуществлен критический анализ используемых расчетно-теоретических методов, показаны их ограниченные возможности. Выпущена монография «Теплообмен и сопротивление в трубах при сверхкритических давлениях теплоносителя; итоги научных исследований и практические рекомендации». Разработана физическая модель механизма тонкой фрагментации метастабильной перегретой жидкости, учитывающая время развития процесса. Модель проверена на полученных экспериментальных данных. Проведено экспериментальное исследование характеристик кипения воды, недогретой до температуры насыщения, в каналах с греющими поверхностями со сложной морфологией. На базе модели Двайера - Берглеса уточнен ряд деталей феноменологической картины процесса. Даны рекомендации по практической реализации этой эффективной технологии охлаждения. Начата разработка современной методики расчета переноса теплового излучения в пламенах, содержащих поглощающие и рассеивающие частицы. Данная методика нацелена на обоснование совершенствования методов тушения пожаров. Проведено экспериментальное исследование влияния внутренних стенок камеры и фона нагревателя на регистрируемое излучение пространственной структуры поверхности. Определен вклад этих компонентов в полученные экспериментальные данные, осуществлена доработка внутренней поверхности вакуумной камеры. Выполнены исследования процессов тепло- и массообмена в металлогидридных пористых системах аккумуляции водорода. Предложен новый итерационный метод расчета теплового излучения пламени с испаряющимися каплями воды, который позволил сократить время вычислений более чем на два порядка без сколько-нибудь существенной потери точности расчетных данных. Основная идея метода состоит в применении сравнительно простого дифференциального приближения для спектрального учета теплового излучения при расчете развития турбулентного пламени и последующем решении транспортного уравнения переноса излучения с известной функцией источника для определения теплового излучения пламени.