Исследование гидро-газодинамических процессов и тепло-массообмена в условиях переменной гравитацииНИР

Investigation of hydro-gas-dynamic processes and heat-mass transfer under variable gravity conditions

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 10 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Исследование гидро-газодинамических процессов и тепло-массообмена в условиях переменной гравитации
Результаты этапа: В рамках экспериментов было исследовано распространение пламени по образцам материала SIBAL размером 94х41 см и 29х5 см. SIBAL - это композитная хлопчатобумажная ткань c добавлением стекловолокна. Образцы находились в прямоугольных каналах (воздуховодах) различной высоты: 109х46х51 см или 109х46х30.5 см. Скорость принудительного потока окружающего воздуха составляла в различных сериях экспериментов 20 см/с или 25 см/с. Пламя распространялось по потоку. Видеофиксация экспериментов проходила как с помощью обычных цветных камер, так и камер, использующих зеленую светодиодную подсветку. Полученные видеоданные демонстрируют сильную кривизну и неоднородность пламени, что указывает на трехмерность образовавшегося пламени. Из чего можно сделать вывод, что численное моделирование представленного процесса требует трехмерного подхода. Неоднородный характер пламени, наблюдаемый в эксперименте, свидетельствует о наличии в пламени твердых продуктов пиролиза, а также является следствием неоднородной структуры самого материала SIBAL и спиралеобразной формы воспламенителя. Пламя в первые несколько секунд от начала зажигания начинает распространяется не только по потоку, но и против потока, пиролизируя материал, находящийся перед местом воспламенения. Далее пламя стабилизируется, продолжая гореть в спутном потоке. Но локальные возмущения, вызванные наличием спиралеобразной формы воспламенителя и неоднородностью структуры самого материала SIBAL, остаются до окончания процесса. На несгоревшей ткани видны следы сажи, образовавшиеся во время воспламенения. Несгоревший хлопок, оставшийся в матрице из стекловолокна, продолжает тлеть в виде ярких пятен уже после того, как пламя прошло. При распространении пламени по материалу SIBAL в спутном потоке длина пламени и длина области пиролиза совпадают. Максимальная длина пламени (и длина области пиролиза) достигается в первые 40 с от начала воспламенения, а затем происходит ее плавное уменьшение. Прежде чем пламя достигнет конца образца материала длина пламени на некоторое время стабилизируется (примерно через 100 с от начала воспламенения). Сравнение характера распространения пламени по материалу SIBAL в спутном потоке для образцов разной длины показало, что у образцов размером 94х41 см наблюдалось сильное локальное увеличение длины пламени (и длины области пиролиза), в то время как у образцов размером 29х5 см данный эффект не отмечался. Такое различие можно объяснить термогравитационными эффектами, отсутствие которых в невесомости не позволяет полноценно развиться пламени на образцах меньшей длины. Кроме того, пламя, распространяясь над образцами меньшей длины, имеет боковое тепловое расширение и боковую диффузию кислорода, что позволяет достигать стабилизации процесса и установления длины пламени без сильного локального увеличения этой длины. Длина пламени для образцов большей длины достигает максимума примерно через 40 с. Проведена обработка данных телеметрии эксперимента по горению образца материала РММА (полиметилметакрилат) с различным рельефом поверхности при различной скорости обдувания потоком окружающего воздуха. Исследованы видеозаписи, записанные в процессе эксперимента, и показания термопар на поверхности образца. Рассмотрены эксперименты по течению жидкости в пористой среде в условиях микрогравитации. Показано, что при пропитке уже смоченной пористой среды жидкость поднимается на большую высоту, чем при впитывании в сухую среду. • Разработаны коэффициенты, показывающие, что порядки величины для конвективных и нестационарных членов в уравнениях импульса значительно меньше, чем порядки для других членов в уравнении для конкретной исследуемой задачи. • Рассмотрена математическая модель с учетом гистерезиса, когда режим пропитывания несколько раз сменяется режимом дренажа. На основе предложенной модели проведено численное моделирование процесса течения жидкости через пористую среду. Рассмотрены результаты экспериментов по многократной пропитке в четырех различных пористых средах. Во всех опытах впитывание более интенсивное в уже смоченной среде. Эксперименты показали, что капиллярное впитывание происходит намного медленнее в случае перетекания жидкости в более проницаемую среду из менее проницаемой среды из-за соотношение капиллярных сил и сил сопротивления. • На основе экспериментальных данных были разработаны эмпирические константы в математической модели. Проведено сравнение результатов численного моделирования и экспериментальных данных. Было показано, что результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными результатами.
2 9 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Исследование гидро-газодинамических процессов и тепло-массообмена в условиях переменной гравитации. Этап 2
Результаты этапа:
3 8 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Исследование гидро-газодинамических процессов и тепло-массообмена в условиях переменной гравитации. Этап 3.
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".