Равновесная температура - поверхность
Cтраница 2
По оси абсцисс отложено расстояние от критической точки вдоль оси аппарата. Сплошными линиями показаны рассчитанные значения равновесной температуры поверхности. [16]
Известно, что затупленную поверхность можно считать оптимальной с точки зрения теплообмена, однако при этом затупленный носок испытывает наиболее интенсивное тепловое воздействие. Приведены примеры расчета, в которых дана оценка влияния завихренности потока за криволинейной ударной волной на теплопередачу. Кроме того, ряд вопросов и задач посвящен расчету равновесной температуры поверхности летательных аппаратов в различных газодинамических условиях, в том числе и с учетом влияния диффузии в пограничном слое. [17]
M передается через поверхность испарения в жидкую фазу. Теплота qw может расходоваться на подогрев поступающей на испарение жидкости и частично теряться в окружающую среду через ограждение жидкости. Условие теплового баланса на поверхности позволяет выявить равновесное состояние системы и со-стпстствующее ему: - начение равновесной температуры поверхности жидкости. [18]
Основное количество тепла обычно выделяется в пристенном слое, где силы вязкого трения имеют наибольшее значение. В результате в этом слое температура среды повышается. Если поверхность тела не охлаждать, то она также принимает более высокую температуру. Такая температура называется равновесной температурой поверхности / р; она соответствует условиям, когда перенос тепла через поверхность отсутствует. [19]
На рис. 7.11, я иллюстрируются результаты [209] автор этой работы установил, что скорость распространения пламени по поверхности термически толстого материала увеличивается при увеличении длительности воздействия постоянного теплового потока. Первоначальная реакция на лучистый нагрев зависит от тепловой инерции ( kpc) материала ( см. рис. 2.10), в то время как скорость стационарного режима ( соответствующая большой длительности предварительного нагрева) будет определяться температурой поверхности, достигнутой в момент равновесия. Если принять, что равновесная температура поверхности выше температуры воспламенения, тогда окажется, что скорость распространения была бы весьма значительной, так как пламя проникало бы сквозь предварительно перемешанную паровоздушную смесь ( ср. Однако такое поведение не обязательно будет наблюдаться для термически тонких материалов. К примеру воздействие теплового потока способствует распространению пламени по бумаге и аналогичным материалам. [20]
Так в [36] показано, что при гиперзвуковом обтекании тела диссоциированным воздухом диффузионное разделение химического элемента кислорода существенно зависит от концентрации атомов на внешней границе пограничного слоя и от характера протекания гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. Диффузионное разделение элементов на поверхности, обладающей свойством избирательности каталитического воздействия в отличие от случая идеально каталитической стенки, имеет место даже тогда, когда на внешней границе пограничного слоя присутствуют одни атомы. На химически нейтральной поверхности диффузионное разделение элементов может вызываться гомогенными химическими реакциями рекомбинации атомов кислорода и азота, если их константы скорости существенно различаются. В [117, 141, 142] установлено, что при исследовании обтекания каталитических поверхностей частично ионизованными смесями использование простых моделей диффузии приводит к существенным ошибкам при определении равновесной температуры поверхности и теплового потока к ней. Найдены режимы обтекания затупленных тел частично ионизованным газом, при которых конвективный тепловой поток к некаталитической стенке при постоянных концентрациях химических элементов более чем на 30 % больше, чем при правильном учете многокомпонентной диффузии. В [141, 142] предложена также простая модель описания диффузии, которая дает результаты, практически совпадающие с точными. [21]
Так в [36] показано, что при гиперзвуковом обтекании тела диссоциированным воздухом диффузионное разделение химического элемента кислорода существенно зависит от концентрации атомов на внешней границе пограничного слоя и от характера протекания гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. Диффузионное разделение элементов на поверхности, обладающей свойством избирательности каталитического воздействия в отличие от случая идеально каталитической стенки, имеет место далее тогда, когда на внешней границе пограничного слоя присутствуют одни атомы. На химически нейтральной поверхности диффузионное разделение элементов может вызываться гомогенными химическими реакциями рекомбинации атомов кислорода и азота, если их константы скорости существенно различаются. В [117, 141, 142] установлено, что при исследовании обтекания каталитических поверхностей частично ионизованными смесями использование простых моделей диффузии приводит к существенным ошибкам при определении равновесной температуры поверхности и теплового потока к ней. Найдены режимы обтекания затупленных тел частично ионизованным газом, при которых конвективный тепловой поток к некаталитической стенке при постоянных концентрациях химических элементов более чем на 30 % больше, чем при правильном учете многокомпонентной диффузии. В [141, 142] предложена также простая модель описания диффузии, которая дает результаты, практически совпадающие с точными. [22]
 |
Снижение тепловых потоков для аппарата Бор.| Сравнение рассчитанных и измеренных величин температуры поверхности вдоль линии растекания аппарата Бор. [23] |
Они соответствуют расчетным значениям при kw 3 5 м / с ( кривая 4) - Светлыми точками 2 помечены результаты, полученные в полете для плиточной теплозащиты на боковой поверхности аппарата. Они лежат в области между кривыми 5 и 6, рассчитанными соответственно для kw 1 м / с и kw 1 5 м / с. Кривые 7 и 8 получены в расчетах, в которых для этой области предполагалось соответственно kw 102 м / с и kw 103 м / с. Заметим, что столь значительный скачок температуры поверхности, наблюдаемый в летном эксперименте, вызван в том числе и явлением сверхравновесного нагрева, которое обсуждалось в предыдущем параграфе. На рис. 3.13 [44] представлено распределение равновесной температуры поверхности в критической точке носового отсека космического аппарата Буран. Кривые 17 2 получены при kw 0, kw 3, 5 м / с, а кривая 3 получена для идеально каталитической поверхности. [24]
 |
Снижение тепловых потоков для аппарата Бор.| Сравнение рассчитанных и измеренных величин температуры поверхности вдоль линии растекания аппарата Бор. [25] |
Они соответствуют расчетным значениям при kw 3, 5 м / с ( кривая 4) - Светлыми точками 2 помечены результаты, полученные в полете для плиточной теплозащиты на боковой поверхности аппарата. Они лежат в области между кривыми 5 и 6, рассчитанными соответственно для kw 1 м / с и kw 1 5 м / с. Кривые 7 и 8 получены в расчетах, в которых для этой области предполагалось соответственно kw - 102 м / с и kw 103 м / с. Заметим, что столь значительный скачок температуры поверхности, наблюдаемый в летном эксперименте, вызван в том числе и явлением сверхравновесного нагрева, которое обсуждалось в предыдущем параграфе. На рис. 3.13 [44] представлено распределение равновесной температуры поверхности в критической точке носового отсека космического аппарата Буран. Кривые 1, 2 получены при kw 0, kw 3, 5 м / с, а кривая 5 получена для идеально каталитической поверхности. [26]
При возврате в земную атмосферу космического корабля после орбитального или сверхорбитального полета необходимо обеспечить диссипацию большого количества тепловой энергии. При управляемом возврате ( в противоположность баллистическому) необходимо предусмотреть ряд конструктивных мероприятий для создания подъемной силы. Один из предлагаемых вариантов охлаждаемого, за счет излучения, космического корабля должен использовать при возврате на Землю подъемную силу фюзеляжа. Основным элементом такого корабля является фюзеляж с нагрузкой примерно 200 кг / ж2 и более. Второй тип ( рис. 1) представляет собой планирующий корабль с большим аэродинамическим качеством, большей несущей поверхностью крыла и, следовательно, с меньшими нагрузками, чем у первой конструкции. Этот корабль теряет значительную часть своей энергии движения на больших высотах, и, следовательно, температура элементов его конструкции будет ниже, чем у корабля, использующего подъемную силу фюзеляжа. В табл. 2 и на рис. 2 приведены равновесные температуры поверхности и величины ожидаемых тепловых потоков для случаев возврата подобного типа космических кораблей из орбитального полета. [27]
Страницы: 1 2