Средства конвективного нагрева презентация

Классификация средств нагрева
Контактный
нагрев
Конвективный
нагрев
Радиационный
нагрев
Электрические источники
Аэродинамические трубы, газодинамические стенды на базе твердого и жидкого топлив, электродуговые установки
Электрические источники
с твердым телом накала
и газоразрядные, лазеры, солнечные печи, солнечно-лазерные системы
Объемный
нагрев
СВЧ-нагреватели,
прямое пропускание тока

Критерии подобия для испытаний (конвекция)
1) Геометрическое подобие:
2) Кинематическое подобие
V – скорость потока; w – ускорение
3) Динамическое подобие
4) Подобие по числу Рейнольдса
где V – скорость потока; l – линейный размер;
v – кинематическая вязкость
5) Пободие по числу Фруда
6) Подобие по числу Маха
где V – скорость течения газа;
a – скорость звука
1
7) Подобие по числу Пекле
где a=l/cp·r – коэффициент температуропроводности; l – коэффициент теплопроводности; r – плотность газа; cp – удельная теплоемкость газа при p=Const.
8) Подобие по числу Прандтля
9) Подобие по числу Нуссельта

Средства воспроизведения конвективного нагрева
2
1) Газовые горелки
2) Электрические подогреватели газа
3) Двигательные установки
4) Электродуговые подогреватели газа
(ЭДНГ)
1
2
3
4

Аэродинамические трубы
Дозвуковая незамкнутая аэродинамическая труба
3
1. Исследование влияния формы обтекаемого газом объекта на аэродинамические характеристики этого объекта в зависимости от скорости набегающего потока и положения тела в пространстве.
2. Исследование воздушных машин – газовых турбин, компрессоров, винтов, ветряков, вентиляторов.
3. Исследование характеристик двигателей.
4. Исследование динамики полета ЛА.
5. Исследование влияния аэродинамических сил на упругие характеристики конструкций ЛА (например, исследование флаттера крыльев самолетов).
6. Физические исследования, связанные с течением воздуха в различных условиях (исследование пограничного слоя, сверхзвуковых течений, пространственных течений).
7. Методические исследования, связанные с созданием аэродинамических труб как физических установок и с разработкой методов испытаний в трубах и обработки полученных результатов.
Основные задачи:
а) дозвуковые (0<М<0,8);
б) околозвуковые (0,8<М<1,2);
в) сверхзвуковые (1,2
г) гиперзвуковые (M>5).

Аэродинамические трубы
4
Изменение площади поперечного сечения
сопла с ростом числа Маха
Схема течения газа в сверхзвуковом сопле
где F – площадь поперечного сечения, V – скорость
где p00, r00, T00 – параметры потока, у которого скорость V=0 (форкамера); p, r, T - параметры потока в рабочей части аэродинамической трубы. Для воздуха показатель адиабаты K=1,4.
Чтобы получить в выходном сечении скорость V=a (M=1) требуется создать в форкамере: T00=1,2T; p00=1,9p; r00=1,6r . Если же требуется смоделировать полет с числом М=3, то необходимо: T00=4,2T; p00=155p; r00=38r.

5
Ударные аэродинамические трубы и баллистические стенды
Схема ударной аэродинамической трубы
Схема аэробаллистической установки
Основные параметры аэродинамических труб ЦНИИМАШ

Газодинамические стенды
6
где l – расстояние до передней кромки; eЭКР – степень черноты экрана; TW0 – местная равновесная температура теплоизолированной оболочки в полете с учетом излучения (траектория полета ЛА выбирается так, чтобы TW0 не превышала 1300 К, в то время как TПОЛ может достигать 5000 К); TЭКР – местная температура кожуха; TСТЕНД – местная температура потока на стенде.
Температура воздуха на стенде с холодным кожухом:
Температура TW0 определяется из соотношения:
Расход воздуха в стенде определяется из соотношения:
где М – массовый расход воздуха, кг/с; F – площадь сечения стенда, м2; p – полетное значение давления, Па; v – скорость полета, м/c; R – газовая постоянная (для воздуха) R=8,31·103 Дж/(кмоль·К); g – ускорение свободного падения, м/с2. Кожух считается холодным, если TW0<100 оС.
TН – температура воздуха на высоте полета