В.М. Молочников*,**, А.Н. Михеев*, Н.И. Михеев*, А.А. Паерелий*
Структура осредненного течения в ближнем следе поперечного кругового цилиндра на основе SIV-измерений
vmolochnikov@mail.ru
*ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
**Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н.Туполева — КАИ
Ключевые слова: поперечно обтекаемый цилиндр, ближний след, осредненные характеристики течения, прямое численное моделирование, эксперимент
Аннотация
Представлены результаты экспериментальных исследований структуры осредненного течения в ближнем следе поперечного кругового цилиндра при числе Рейнольдса 3900 с помощью недавно разработанного авторами метода SIV (Smoke Image Velocimetry). Метод позволяет получать динамику мгновенных двумерных векторных полей скорости потока на основе съемки картины течения в световом ноже скоростной видеокамерой. Выполнено сопоставление полученных профилей продольной и поперечной компонент скорости потока в следе на различных расстояниях от цилиндра с данными прямого численного моделирования и экспериментами других авторов. Подтверждена работоспособность метода. Обсуждаются некоторые особенности распределений скорости потока, которые не были обнаружены ранее другими методами измерений.

Д.В. Николаева, А.А. Лопатин
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В СВОБОДНО-КОНВЕКТИВНОЙ СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ С ОСЕВЫМ ОРЕБРЕНИЕМ
Dashulkakuku@mail.ru, AALopatin@kai.ru
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Ключевые слова: оребрение, интенсификация, поверхность, конвекция, теплоотдача, численное моделирование, разрезание ребра, оптимизация.
Аннотация
В работе исследована теплоотдача осевого разрезного оребрения в условиях свободной конвекции. Объектом исследования являются тепловыделяющие компоненты элементов электросилового и радиоэлектронного оборудования. Субъект исследования — изучение интенсификации теплоотдачи свободно-конвективных систем для определения наиболее эффективных параметров конструкции устройств охлаждения. Цель представленного исследования – определение оптимальных параметров разрезного оребрения для максимальной интенсификации теплоотдачи в условиях естественной конвекции. Для достижения поставленной цели был сформулирован ряд задач: подготовка модели для расчетов в программном комплексе Ansys; выбор модели турбулентности, отображающей реальный экспериментальный процесс; верификация процесса теплоотдачи; исследование влияния способа подвода тепла; определение оптимального числа рассечений кромки ребра; оптимизация геометрии рабочего участка с разрезными ребрами. В ходе работы была спроектирована расчетная модель, построена сетка расчетной области в разделе программы Ansys-Meshing. Заданы граничные условия и произведен тепловой расчет в программном комплексе Ansys- Fluent. Получены профили температур, давлений, плотностей и скоростей движения теплоносителя. Проведена верификация экспериментальных данных с результатами численного моделирования. Определено влияние способа подвода тепла и количества рассечений ребер на эффективность охлаждения. Проведена оптимизация разрезного оребрения. Показаны перспективы дальнейших исследований в данной области.

Ф.Х. Тазюков, Э.Р. Кутузова, А.Ф. Тазюкова
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ УПРУГОВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В Т-ОБРАЗНОМ ЭЛЕМЕНТЕ МИКРОФЛЮИДНОГО УСТРОЙСТВА
elvira.kutuzova@list.ru
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Ключевые слова: численное моделирование, сходимость результатов, неньютоновская жидкость, Т-образный канал, микрофлюидные устройства.
Аннотация
Данная статья посвящена изучению течения упруговязкой жидкости в плоском Т-образном канале, являющемся типичным элементом микрофлюидных устройств. Конструкция микрофлюидных устройств содержит систему микроканалов различной формы, где могут быть реализованы различные типы течений. В медицинской практике такие устройства называются лабораторией на чипе (lab on the chip) и обладают многими уникальными достоинствами, позволяющими проводить многочисленные исследования имея ограниченный ресурс биологических жидкостей. Т-образные каналы являются важными элементами таких устройств, позволяющие управлять потоками жидкости на различных этапах исследования свойств и состава анализируемой жидкости. Использование, так называемых, гидродинамических ловушек позволяет проводить исследования исходных проб без внешнего воздействия.  Чаще всего анализируемые в этих устройствах жидкости являются биологическими жидкостями, обладающими, в силу сложного состава, особыми свойствами, соответственно, при их течении возможно возникновение различных нелинейных эффектов. В данной работе исследовалось течение упруговязкой жидкости, представленной реологическим конститутивным соотношением FENE-P в типичном Т-образном канале микрофлюидного устройства. Предсказываемые этим соотношением реологические свойства характерны многим реальным жидкостям, используемым в качестве проб, в том числе и биологических. Показаны распределения основных характеристик потока по различным сечениям при постоянных значениях параметров моделирования (число Рейнольдса Re=0.01, число Вайссенберга We=1.5 и коэффициента ретардации ß=0.1 и степени распутывания макромолекулы L2=50). Приведены изолинии  и распределения  по сечениям основных характеристик потока (разность главных напряжений и скорости) и сравнение результатов упруговязкой и ньютоновской жидкостей. Рассмотрены зоны повышенных значений напряжений (разность главных напряжений).

Р.Ф. Камалов, Ю.В. Караева, В.О. Здор
Влияние угла наклона насадка на процесс циркуляционного подогрева мазута
rustemran@mail.ru, julieenergy@list.ru, zdor_victoria@mail.ru
ФГБУН ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: циркуляционный подогрев, теплообмен, гидродинамика, мазут, угол наклона насадка.
Аннотация
В работе представлены математическая модель и результаты численных исследований теплообмена и гидродинамики при циркуляционном подогреве мазута марки М100 в резервуаре РВС-3000. Проведены расчеты для различных углов наклона насадка от 40 ° до – 40 ° с шагом 10 °. Рассмотрены зимний и летний периоды хранения мазута в топливном резервуаре. Проведено сравнение времени разогрева резервуара до температуры «горячего» хранения (60 °С) и до температуры топлива перед подачей на форсунки для сжигания (90 °С). Целесообразно изменение угла наклона насадка от – 10 ° до 40 °, так как для разогрева резервуара требуется меньший период времени.

Ю.А. Кирсанов*, Д.В. Макарушкин*, А.Г. Филимонов**
ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА РЕГЕНЕРАТОРА НА ТЕПЛООТДАЧУ НАСАДКИ И ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ПАРОГЕНЕРАТОРА
kirsanov-yury@mail.ru, atpp.danila@mail.ru, filimonovage@tatenergo.ru
*ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
**АО «Татэнерго»
Ключевые слова: регенеративный воздухоподогреватель, ротор, частота вращения, теплоотдача, критериальное уравнение, парогенератор.
Аннотация
Описан лабораторный стенд с регенеративным воздухоподогревателем для исследования теплоотдачи в кратковременных процессах. Представлены характеристики исследованных пакетов параллельных пластин. Приведены результаты измерений средней теплоотдачи пластин при разной длительности процессов, которые обобщены критериальным уравнением теплоотдачи. Полученное критериальное уравнение теплоотдачи использовано для теплового расчета регенератора РВВ-54 м в составе парогенератора ТГМ-84 Б. Выполнены тепловые расчеты парогенератора при сжигании разных видов топлива (природный газ и мазут) совместно с двумя регенераторами.

Д.А. Ковалев*, А.А. Ковалев*, А.А. Никитина**, Ю.В. Литти**, А.Н. Ножевникова**, Ю.В. Караева***
ПРИМЕНЕНИЕ повышенного давления в реакторном пространстве и КОНДУКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
kovalev_da80@mail.ru, kovalev_ana@mail.ru, nikitina.anna.1989@mail.ru, litty-yuriy@mail.runozhevni@mail.ru, julieenergy@list.ru
*ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
**ФИЦ Биотехнологии РАН
***ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»
Ключевые слова: прямой межвидовой перенос электронов, повышенное давление в реакторе, кондуктивные материалы; анаэробное сбраживание.
Аннотация
В работе предложена технологическая схема линии для переработки органической фракции твердых коммунальных отходов или подстилочного навоза в анаэробных биореакторах с применением средств интенсификации процесса – повышенного давления в реакторе и кондуктивных (электропроводящих) материалов в качестве носителя биомассы в биореакторе второго поколения. Рассмотрена возможность применения недавно открытого синтрофного процесса прямого межвидового переноса электронов (DIET) для повышения эффективности анаэробного сбраживания комплексных органических отходов. Выявлены наиболее эффективные виды кондуктивных материалов, используемых для активации DIET в биореакторах.

Р.З. Аминов1, Д.Ю. Кузнецов2
К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ, РЕЗЕРВИРУЮЩИХ СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ АЭС В УСЛОВИЯХ ПОЛНОГО ОБЕСТОЧИВАНИЯ
oepran@inbox.ru, kuznetsovdy@balaes.ru
1 Саратовский научный центр Российской академии наук
2 Балаковская АЭС
Ключевые слова: атомная электростанция, дизель-генератор, собственные нужды, обесточивание
Аннотация
Обобщены и получены осредненные значения параметров потока отказов и наработки на отказ судовых дизелей при анализе опубликованных данных за длительный период эксплуатации до 24 тыс. часов. Выявлен период приработки в интервале от одной до четырех тысяч часов работы с последующим переходом в стабилизированную зону работы. Полученные значения параметров потока отказов использованы для оценки безотказности работы резервных дизель-генераторов АЭС при работе их с полной нагрузкой в течение 72 часов. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что за указанный период работы вероятность безотказной работы может снизиться до 0,9.

А.А. Генбач1, Д.Ю. Бондарцев2
ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОЭНЕРГОУСТАНОВОК
d.bondartsev@saem.kz
1Алматинский Университет Энергетики и Связи (г. Алматы)
2АО «Трест Средазэнергомонтаж» (г. Алматы)
Ключевые слова: капиллярно-пористые покрытия, термоупругость, напряжения сжатия, напряжения растяжения, модель.
Аннотация
Исследовано моделирование плохотеплопроводных малопористых капиллярно-пористых покрытий и металлических (медь, нержавеющая сталь) поверхностей (подложка). Источником тепла является электрический ток и сверхзвуковой высокотемпературный пульсирующий детонационный факел горелки ракетного типа. Физическое и аналитическое моделирование и аналогия подобных процессов теплопередачи дали положительные результаты. Тепломассоперенос в пористых покрытиях протекал с избытком жидкости за счет совместного действия капиллярных и массовых сил. Описана динамика паровых пузырей и их термогидравлические характеристики, наблюдаемые оптическими методами исследования. «Рождение» и «гибель» паровых пузырей протекало взрывообразно в центрах генерации, которые рассматривались как источники возникновения усталостных трещин. Решение задачи термоупругости позволило выявить влияние удельного теплового потока и термических напряжений сжатия и растяжения в зависимости от времени подачи и размеров отрывающихся частиц в момент предельного состояния системы: «пористое покрытие – подложка». Теория подтверждена экспериментом, полученным в результате наблюдения камерой СКС-1М. При малом времени ~10-2 с подачи тепла возникают только напряжения сжатия, а затем они переходят в напряжения растяжения по глубине покрытия. Удельная энергия разрушения с ростом размера частиц смещается в сторону снижения теплового потока.

С.С. Саенко*, Ю.Я. Никулин**, Д.А. Винокуров***
НОРМИРОВАНИЕ ЗАТРАТ НА НАГРЕВ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ
svkube@mail.ru, info@bitum-tech.ru, den4ik_vinokyrov@mail.ru
*Донской государственный технический университет (ДГТУ)
**ООО «Энергоэффективные Битумные Технологии»
***АО «Шоссе»
Ключевые слова: Класс энергоэффективности, энергозатраты, нагрев битума.
Аннотация
Нагрев дорожного битума является энергоемкой процедурой. Затраты энергии определяются целым рядом факторов, среди которых начальная и конечная температуры, продолжительность нагрева, потери в окружающую среду и многие другие. Многообразие методов и технологий нагрева, особенности технологического оборудования являются причинами значительного разброса в энергопотреблении. Статья посвящена разработке классификации для нормирования энергопотребления предприятий хранения и отпуска товарного битума, а также асфальтобетонных заводов. Определены нормы потребления для классов энергоэффективности A-G для технологий работы с колес и при использовании хранилищ битума.