Год издания: 2014
Ключевые слова: процессы переноса, вихревые течения, вихревые двухфазные струи, турбулентные закрученные реагирующие многофазные потоки, пленочные волновые течения, локальные и полевые методы лазерной диагностики, численное моделирование, энергоэффективные вихревые технологии, экологически чистая теплоэнергетика
Аннотация: Разработка научных основ создания новых вихревых технологий для интенсификации процессов тепломассообмена является важной и актуальной задачей. Организация интенсивного вихревого движения позволяет решать задачи повышения энергоэффективности и снижения материалоемкости технологических установок и устройств в рамках государственной Показать полностьюпрограммы «Энергоэффективность и развитие энергетики до 2020 г.». Эффективность технологических устройств с закруткой потока существенным образом связана с генерацией концентрированных винтообразных (спиральных) вихрей. Однако связь между параметрами вихревой структуры и характеристиками тепломассообмена на сегодняшний день остается крайне слабо изученной. К число особо сложных гидродинамических объектов, в то же время наиболее эффективных для теплообмена, относятся тонкие пленки жидкости, характеризующиеся наличием сильно нелинейных волн и мощным локальным вихреобразованием.??В настоящее время разностороннее применение закрученных потоков и вихревых технологий опережает процесс их детального исследования. Одна из проблем использования вихревых устройств связана с потерей устойчивости осесимметричных закрученных потоков и возникновением в них разного рода сложных трехмерных нестационарных структур, существенно влияющих на все процессы в вихревых аппаратах. Актуальность разработки новых методик и методов исследования тепломассопреноса в сильно закрученных вихревых и пленочных течениях диктуется сложностью изучаемого объекта, в большинстве случаев с ярко выраженными нестационарными технологическими режимами. Поэтому для повышения эффективности и надежности работы вихревых устройств необходимо комплексное научное исследование способов управления характеристиками процессов переноса. ??Проект направлен на выявление общих закономерностей интенсификации тепломассообмена на основе применения вихревых и пленочных течений для различных технических приложений. Предполагается изучить: ?- Влияние характеристик структуры концентрированных вихрей на интенсивность тепломассопереноса в сильно закрученных вихревых потоках и волновых пленках жидкости.?- Теплообмен в сверхтекучем гелии при охлаждении криогенных устройств (мощных сверхпроводящих магнитов, радиоэлектронных устройств, космических систем и т.д.).?- Вихреобразование, диспергирование жидкости, тепломассоперенос, волновые явления при истечении вскипающих струй жидкости.??Новизна поставленных задач заключается в получении принципиально новых научных сведений о механизмах влияния параметров вихревых течений на характеристики тепломассообмена. Достижимость решения поставленной задачи подтверждается высокой квалификацией членов научного коллектива, значительным научным заделом и опытом реализации научных проектов. Для решения поставленных в проекте задач будут использованы разработанные коллективом исполнителей проекта собственные оригинальные уникальные методики и приборы оптико-лазерной диагностики, теоретические модели и вычислительные алгоритмы. Возможность получения запланированных результатов обеспечивается наличием и применением современных средств и способов научного анализа.??Из анализа литературы следует, что до сих пор не проводились систематические комплексные исследования по влиянию различного типа вихревых структур на процессы тепло- и массообмена в широком диапазоне технологических параметров энергетических установок. Планируемые исследования, которые будут выполнены на мировом уровне, пополнят фундаментальные знания о закономерностях, связанных с важным классом явлений - вихревыми структурами, а также их влиянию на интенсификацию тепломассопереноса в различных технических приложениях. Результаты исследований позволят обоснованно прогнозировать и управлять режимами вихревых и пленочных течений при разработке новых энергосберегающих технологий. Масштабность указанных задач обусловлена их высокой значимостью для развития таких отраслей знания как механика и теплофизика, а также чрезвычайно широкой областью практического применения в энергоэффективных технологиях.?Разработка научных основ управления процессами переноса в вихревых и пленочных течениях даст толчок для развития конкретных энергосберегающих технологий и усовершенствования технологических процессов с элементами эффективного тепломассопереноса в энергетических, химических, биологических, фармацевтических и других отраслях промышленности.