Научный архив: статьи

Представлены результаты численного 3D-моделирования свободно-конвективных процессов теплообмена в каналах одного из основных вариантов панельно-лучистой системы обогрева помещений. Выявлены особенности гидродинамики и теплообмена в вертикальных каналах прямоугольного сечения с наличием горизонтально расположенных труб и поперечно установленных на них ребер, при различных условиях теплоотдачи на ограничивающих каналы поверхностях адиабатной стенки и радиационного экрана. Определены пространственные распределения температуры и скорости воздушного потока в системе для двух возможных режимов теплоотдачи. Режимы реализуются в различных диапазонах изменения модифицированного числа Рэлея. Предложены критериальные зависимости чисел Рейнольдса и Нуссельта от числа Рэлея и основных конструктивных параметров системы. Получена формула для расчета мощности удельного (на единицу длины) теплосъема с греющих поверхностей внутренних элементов всей плинтусной системы. Доказано, что удельная мощность теплосъема принимает максимальное значение при определенном значении межреберного зазора, при котором имеет место переходный режим теплообмена. Установлены соотношения между мощностями конвективных и радиационных тепловых потоков, генерируемых в рассмотренной теплообменной системе. Сравнение расчетных и существующих экспериментальных данных по мощности удельного теплосъема указывает на их удовлетворительное совпадение

Реализована численная модель расчета параметров высокочастотного индукционного (ВЧИ) плазмотрона с газовым охлаждением. Численное моделирование выполнено в пакете прикладных программ ANSYS CFX (14.5) для одного из конкретных конструктивных вариантов технологического ВЧИ-плазмотрона с трехвитковым индуктором и с амплитудой тока из диапазона JK = 50—170 A (с частотой 3 МГц). В качестве плазмообразующего газа рассмотрен аргон. Выявлена особенность распределения поля скорости в канале плазмотрона, а именно, образование тороидального вихревого течения с центром приблизительно в сечении первого витка индуктора. Установлено, что возникновение вихревого течения имеет место при превышении тока разряда некоторого критического значения. Основной причиной формирования вихря является действие радиальной компоненты электромагнитной силы, обуславливающей образование области повышенного давления на оси плазмотрона в срединной зоне индуктора. Определено влияние тока разряда, скорости (расхода) транспортирующего газа через осевой канал и его длины на интенсивность вихревой трубки.

В статье теоретически изучены режимы работы технологического коаксиального импульсного сильноточного плазменного ускорителя, предназначенного для напыления покрытий на конструкционные материалы. Показано, что в выбранной схеме ускорителя при запасённой в конденсаторе энергии W0 = 1,0—14,0 кДж возможно получение ударных волн со скоростями Dmax  1—8 км/с. В таких потоках частицы тугоплавких металлов с дисперсностью dp  50— 150 мкм ускоряются, переносятся к подложке, тормозятся на ней и формируют износостойкое и высокопрочное покрытие. Производительность установки может составлять около 10 мг/с.

Выполнено численное моделирование течения плазмы для одного из конкретных конструктивных вариантов технологического ВЧИ-плазмотрона с трехвитковым индуктором и частотой тока 3 МГц. В качестве плазмообразующего газа рассмотрена смесь аргона с водородом при объемной концентрации водорода  от 0 до 10 %. Рассчитаны распределения электромагнитных полей и всех теплогазодинамических параметров потока плазмы. Показано, что при величине амплитуды тока разряда выше определенного критического значения JКР, зависящего от , происходит изменение режима течения плазмы из потенциального в вихревое, при котором в зоне энерговыделения образуется тороидальный вихрь. Установлена зависимость величины критического тока JКР от объемной концентрации водорода . Определено влияние  и тока разряда JК на интенсивность и координаты положения центра возникающей вихревой трубки.

Проведены численные расчеты течения плазмы аргона в канале высокочастотного индукционного (ВЧИ) плазмотрона. Численное моделирование выполнено в пакете прикладных программ ANSYS CFX (14.5) для одного из конкретных конструктивных вариантов технологического ВЧИ-плазмотрона с трехвитковым индуктором при амплитуде тока разряда из диапазона JK = 80–250 A (с частотой 3 МГц). Показано, что, в зависимости от величин амплитуды тока разряда JK и расхода транспортирующего газа Q1 через осевой канал, могут иметь место три режима течения плазмы в канале ВЧИ-плазмотрона, а именно: потенциальный (безвихревой) режим и два вихревых режима с двумя различными формами вихревого образования, возникающего перед зоной энерговыделения с центром приблизительно в сечении первого витка индуктора. В координатах JK-Q1 построена диаграмма, определяющая области различных режимов течения плазмы. Рассчитаны основные параметры вихревых образований.