Тепломассоперенос в пристенных течениях с фазовыми и химическими превращениями

Объектом исследования являются турбулентные одно- и двухфазные отрывных течения с теплообменом, закрученные потоки, течения с фазовыми превращениями и горением. Цель работы – изучение структуры течения, тепло- и массообмена в отрывных градиентных потоках, в пузырьковых течениях, в струйных импактных течениях, при испарении бинарных растворов в турбулентный пограничный слой, в ускоренном пограничном слое, в псевдоожиженном слоя частиц, а также разработка и совершенствование оптических методов диагностики турбулентных течений с фазовыми переходами и горением. Проведены детальные исследования с использованием современных оптические методов (цифровая трассерная визуализация, лазерная допплеровская анемометрия, тепловизионная диагностика) и численных подходов (метод крупных вихрей, нестационарные осредненные по Рейнольдсу уравнения): - Структуры течения и теплоотдачи в канале при наличии диафрагмы фиксированного размера, находящейся на различном удалении от стенки. Показано, что наличие зазора всегда приводит к снижению теплоотдачи. - Структуры течения и теплоотдачи для тандема прямоугольных призм, расположенных в следе друг за другом и под нулевым углом атаки. Показано, что коэффициенты динамической и тепловой интерференции при обтекании двух призм в следе друг за другом сильно отличаются между собой. - Релаксации максимума скорости в пограничном слое после прекращения воздействия отрицательного градиента давления и при переходе к участку течения с положительным градиентом давления. Установлено, что начальный участок ускоренного течения позволяет управлять различными характеристиками пограничного слоя на последующем участке безградиентного течения. Важным результатом является падение числа Стэнтона ниже значений, характерных для безградиентного пограничного слоя на непроницаемой поверхности. - Распределения локального газосодержания, размеров газовых пузырьков, поля температур, турбулентности жидкости и теплопереноса за внезапным расширением плоского вертикального канала. Добавление воздушных пузырьков вызывает существенный рост турбулентности жидкости и заметному сокращению длины области рециркуляции течения, причем этот эффект усиливается с возрастанием количества пузырьков их диаметра. - Динамики закрученного псевдоожиженного слоя и газового потока в конических камерах при нагреве воздуха. Разработан способ снижения неконтролируемого выноса частиц слоя. Предложены аналитические оценки гидравлических потерь в вихревой камере с учетом фактора неизотермичности подаваемого воздуха. - Тепловой и влажностной эффективности рекуперативного теплообменника с капельным орошением. Получены обобщающиеся зависимости тепловой эффективности от расхода промежуточного теплоносителя по обеим колонкам. - Поведение момента сопротивления вращению от угловой скорости системы Тейлора-Куэтта. Обобщены экспериментальные данные в виде зависимости коэффициента момента сопротивления вращению внутреннего цилиндра для одиночного эквивалентного кольцевого зазора от числа Рейнольдса. Также разработан и реализован способ визуализации пространственно- локализованных фазовых структур в конденсированных, газовых и реагирующих средах с реконструкцией температурных полей. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования имеют фундаментальную и практическую ценность в качестве инженерных основ для создания эффективного энергооборудования.