Лаборатория интенсификации процессов тепломассопереноса в многофазных системах

1. Проведено численное моделирование однофазного потока вокруг цилиндра с использованием метода LES с граничным условием проскальзывания для моделирования свойств гидрофобности твердой поверхности. Данные об условиях частичного проскальзывания взяты из эксперимента, выполненного методом PIV с высоким пространственным разрешением.
2. Систематизированы особенности обтекания цилиндра с поверхностью разной степени гидрофобности для докавитационного и кавитационного режимов в области докритических и критических чисел Рейнольдса с целью анализа влияния смачиваемости и параметров обтекаемого потока на течение вблизи цилиндра, процессы формирования, развития и распада кавитационной зоны, а также возможности управления этими процессами. Также исследовано обтекание цилиндра с прорезью.
3. Числено смоделирована структура и динамика однофазного многокомпонентного потока в осесимметричной камере смешения и в объеме с затопленной сверхзвуковой струей с применением ряда RANS и URANS моделей турбулентности.
4. Исследовано и обобщено влияние геометрии микроканала на разрыв снарядов, основных параметров, определяющих отрыв капель микронного размера с заднего мениска снаряда, основных рабочих параметров для получения эмульсий заданного дисперсного состава.
5. Детально экспериментально исследованы динамика и разрушение единичных капель воды микронного размера в потоке за фронтом ударной волны при умеренных числах Вебера. Проведено сравнение при вариации типа жидкости.
6. Численно исследована аэродинамическая структура турбулентного газокапельного потока при диспергировании жидких углеводородов высокоскоростной струей в горелочном устройстве. Экспериментально детально исследованы процессы горения жидких углеводородов при подаче струи перегретого водяного пара. Исследовано влияние дисперсного состава двухфазного реагирующего потока при горении дизельного топлива, распыленного струей перегретого водяного пара по тракту лабораторной горелки, на аэротермохимическую структуру и производство токсичных продуктов сгорания.
7. Проведены опыты по изучению теплообмена на гладких эталонных трубах и на первой партии труб с покрытием «альфа-корунд» при различной степени орошения пакета на входе. Получены результаты экспериментальных исследований по изучению теплообмена и степени его интенсификации на партии модифицированных труб с покрытием «альфа-корунд».
8. Экспериментально исследована и систематизирована эволюция толщины слоя жидкости в течении в горизонтальной трубе вниз по потоку. Впервые в мировой практике получены данные о трехмерной пространственно-временной эволюции пленки жидкости при смене режимов течения.
9. Впервые получены результаты анализа турбулентной структуры пузырьковых сдвиговых течений для различных режимов по объемному газосодержанию и дисперсному составу газовой фазы с помощью современных методов понижения размерностей стохастических динамических систем. Показано сильное влияние ПАВ на динамику пузырей.
10. С использованием передовых оптических методов измерения проанализировано влияние ПАВ на свойства факела распыла различных типов жидкостей для центробежной и эжекционной осесимметричных форсунок со структурированными покрытиями. Исследованы особенности горения углеводородного топлива (ацетон, спирт, керосин и др.), диспергированного форсунками с покрытиями.
11. Проведено сравнение эффективности различных методов расчета по верифицированным математическим моделям диспергирования и испарения топлива. С использованием верифицированных математических моделей расчета показано влияние структурированных поверхностей на распыл и горение жидкого топлива.

Внедрение результатов исследования:

Разработан и апробирован подход для экспериментальной диагностики распыла керосина авиационными форсунками на основе высокоскоростной теневой фотографии, данная технология апробирована на авиационных форсунках производства АО "ОДК-Авиадвигатель" в рамках программы ПД-35.

В распоряжении участников блока проекта, направленного на исследования теплообмена на орошаемых пакетах горизонтальных труб, имеется экспериментальный стенд для изучения теплообмена при испарении и кипении стекающих пленок жидкости (хладон R21) на вертикальном однорядном пакете горизонтальных труб. 

Образование и переподготовка кадров:

В течение всего времени функционирования лаборатории в ее составе работали студенты и аспиранты, выполняя научные исследования. Молодые сотрудники лаборатории постоянно участвовали в научных школах, в том числе выступали с докладами. За время существования лаборатории ее сотрудниками были защищены 1 докторская и 2 кандидатские диссертации, проведены стажировки в University of Duisburg-Essen (Германия) и Имперском колледже Лондона (Великобритания).

Сотрудничество:

Лаборатория постоянно сотрудничала с лабораторией ведущего ученого в Имперском колледже Лондона (Великобритания). 

Налажены постоянные работы с University of Duisburg-Essen (Германия), Technical University of Berlin (Германия), Томский Политехнический Университет (Россия) – стажировки, проведение совместных экспериментов и научных семинаров.

Научные исследования ведутся при активном сотрудничестве с другими ведущими научными лабораториями (Германия, Швеция, Великобритания, Китай).