name: Внутренняя газодинамика и топологическая структура локальных пространственно-временных зон с повышенным теплообменом в камере сгорания энергетических установок
keyword_list: энергетическая установка камера сгорания топологическая структура локальные пространственно-временные зоны конвективный теплообмен внутренняя газодинамика
abstract: Цель работы – формирование обобщенного подхода к исследованию процессов нестационарного конвективного теплообмена в каналах сложной формы с массоподводом;
  - выявление, локализация и анализ трансформации локально-временных зон повышенного конвективного теплообмена на непроницаемых поверхностях камеры сгорания, для определения максимальных плотностей теплового потока.
  В диссертации используются методы моделирования внутрикамерных процессов в ЭУ, основанные на приближенном решении нестационарной осредненной по Фавру и Рейнольдсу системы уравнений математической физики (система уравнений сохранения, дополненная нестационарным уравнением теплопроводности, уравнением состояния Менделеева-Клапейрона и уравнением Сазерленда), замкнутой двухзонной моделью турбулентности Ментера. Решение полученной системы строится методом контрольных объемов с учетом поправки Rhie-Chow для связывания скорости и давления, дискретизация по времени производится неявным методом Эйлера. Для разрешения невязких потоков применяется противопоточная схема 2-го порядка точности, а для вязких потоков – схема центральных разностей 2-го порядка точности. Система разностных уравнений решается алгебраическим многосеточным методом, для ускорения сходимости которого используется метод сопряженных градиентов.
  Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе результатов обеспечена использованием фундаментальных законов сохранения, выраженных в уравнениях математической физики, применением апробированных методов их решения и подробной верификацией и валидацией численных схем и алгоритмов на экспериментальных данных и теоретических результатах, полученных другими авторами. 
  Выявлены и описаны локальные пространственно-временные топологические зоны повышенных тепловых потоков в КС ЭУ различных конструктивных схем. Получены распределения тепловых потоков вблизи теплонапряженных поверхностей камеры сгорания для стационарного и нестационарного режимов работы энергетической установки. Для нестационарных режимов работы ЭУ конкретных конструктивных схем выявлены локальные топологические структуры и их трансформация, в том числе описаны локальные топологические неустойчивости, формирование которых предшествует перестройке потока в КС ЭУ. Проведено сравнение локально-временных топологических зон для квазистационарного и нестационарного режимов. Показана корреляция результатов моделирования в рамках квазистационарного подхода с результатами расчетов, выполненных в рамках нестационарного подхода. Выявлена и описана трансформация топологических особенностей вблизи контактных поверхностей, реализуемая в виде перехода из устойчивой конфигурации в неустойчивую, сопровождаемая резким (в 3.2 и более раза) ростом теплового потока. При проведении численного эксперимента на нестационарных режимах работы ЭУ впервые получены временные зависимости изменения коэффициента теплоотдачи в центральной узловой точке и областях входа потока в патрубки. Построены критериальные уравнения, справедливые для оценки нестационарного конвективного теплообмена при времени работы ЭУ t ≥ 0.008 c для оценки числа Нуссельта в центральной особой точке, периферийных седловых точках на сопловом дне и в области входа потока газа в патрубок. Сформирован обобщенный подход к исследованию процессов нестационарного конвективного теплообмена в каналах сложной формы с массоподводом. Разработан проблемно-ориентированный комплекс модульного вида для оценки значений локальных безразмерных коэффициентов теплоотдачи в выявленных локальных пространственно-временных зонах повышенного теплообмена в КС для различных конструктивных схем ЭУ. Результаты исследований внедрены на АО «Корпорация «Московский институт теплотехники» (г. Москва), АО «Концерн «Калашников» (г. Ижевск) и в учебном процессе кафедры «Тепловые двигатели и установки» ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» в курсах «Термодинамика», «Теплопередача», «Механика жидкости и газа», «Теория надежности».
  Сформирован и предложен обобщенный подход к исследованию процессов нестационарного конвективного теплообмена в каналах сложной формы с массоподводом, основанный на применении топологических методов гидродинамики для выявления и описания пространственно-временных зон повышенного теплообмена для последующего прогноза теплового состояния элементов конструкций камеры сгорания энергетической установки. Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что полученные в работе результаты могут быть использованы при проектировании ЭУ для расчета теплового состояния конструктивных элементов и расчета толщины теплозащитных покрытий, что позволит уменьшить сроки проектирования изделий.
chairman_dissertation_council.name: Валерий
chairman_dissertation_council.surname: Матвеенко
chairman_dissertation_council.patronymic: Павлович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой «Динамики и прочности машин»
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: J-7085-2018;
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 9741980900
chairman_dissertation_council.rinc_id: 14481
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Анаталий
organization_supervisor.surname: Ташкинов
organization_supervisor.patronymic: Александрович
organization_supervisor.position: и.о. ректора
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 30.17.35
rubrics.name: Тепломассоперенос
rubrics.code: 30.17.33
rubrics.name: Газовая динамика
oecds.code: 02.03.AI
oecds.name: ENGINEERING, AEROSPACE
oecds.code: 02.03.PU
oecds.name: MECHANICS
oecds.code: 01.03.UF
oecds.name: PHYSICS, FLUIDS & PLASMAS
speciality_codes.name: Механика жидкости, газа и плазмы
speciality_codes.code: 1.1.9.
supervisors.fio: Бендерский Б.Я.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Емельянов В. Н.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Механика жидкости, газа и плазмы
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Ремизов А. Е.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Просвиряков Е. Ю.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Механика жидкости, газа и плазмы
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГАОУ ВО "ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"  ФГАОУ ВО "ПНИПУ"  "ПНИПУ"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕРМСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1025900513924
protection_organization.supervisor_name: АНАТОЛИЙ
protection_organization.supervisor_surname: ТАШКИНОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСАНДРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "ИжГТУ имени М.Т. Калашникова", ИжГТУ имени М.Т. Калашникова
author_organization.name: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
author_organization.ogrn: 1021801145794
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения