Исследование гидродинамики и механизмов генерации акустических колебаний в сложных вихревых течениях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Поздеева Ирина Геннадьевна

• Поздеева Ирина Геннадьевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Поздеева Ирина Геннадьевна

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ УСЛОВИЙ ГЕНЕРАЦИИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕОБРАЗОВАНИЙ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

УСТАНОВКАХ

1.1. Вихревая природа акустических течений

1.2. Особенности незакрученного и закрученного импактных течений

1.3. Закрученные течения в энергетических установках

Выводы к 1 главе

ГЛАВА 2. СВЯЗЬ ГЕНЕРАЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ С

ВИХРЕВОЙ СТРУКТУРОЙ ПОТОКА

2.1. Экспериментальные исследования по выявлению механизмов генерации крупномасштабных вихреобразований во внутренних течениях

2.2. Модель течения и расчетные оценки параметров вихрей

2.3. Экспериментальные исследования связи вихревой структуры течения

с акустическими явлениями

2.4. Акустическая кавитация

Выводы к 2 главе

ГЛАВА 3. МЕТОД АКУСТИЧЕСКИХ РЕЗОНАНСОВ

3.1. Экспериментальные исследования по выявлению условий генерации акустических колебаний

3.2. Эффект акустического резонанса

3.3. Теоретическое обоснование метода акустических резонансов

3.4. Результаты измерений акустических характеристик

3.5. Модель течения

Выводы к 3 главе

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТ САМОРЕГУЛИРОВНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ

4.1. Дорезонансный режим течения

стр.

4.2. Резонансный режим течения

4.3. Влияние геометрии рабочего участка и материалов

Выводы к 4 главе

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА ПРИ ПЕРЕХОДЕ

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ К РЕЗОНАНСНОМУ РЕЖИМУ

5.1. Энергия акустических колебаний

5.2. Формирование двойной вихревой структуры потока при переходе к резонансному режиму

5.3. Результаты тепловых измерений

5.4. Оценка энергетического баланса гидромеханической системы при

резонансе

Выводы к 5 главе

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

АЭС - атомная электрическая станция;

ЯЭУ - ядерная энергетическая установка;

А0 - амплитуда вынужденных колебаний;

Ая - амплитуда вынужденных колебаний при резонансе;

Ь - толщина верхней крышки вихревой камеры;

Ьпр - толщина преграды;

й - диаметр узкой вставки;

й0 - диаметр выходного отверстия вихревой камеры;

йшн - диаметр основания шнека;

Лшн - внешний диаметр шнека;

Д - диаметр преграды;

Двх - диаметр трубки, которая тангенциально введена в вихревую камеру;

Дкр - диаметр верхней торцевой поверхности вихревой камеры;

Епл - модуль Юнга плексигласа;

Едр - модуль Юнга дюралевого сплава;

А /г, / - частоты первого, второго и третьего пиков АЧХ соответственно /о - частота в дорезонансном режиме;

/ - частота в резонансном режиме;

/01 - собственная частота колебаний круглой пластины без

неподвижного диаметра и с одной неподвижной окружностью; /и - собственная частота колебаний круглой пластины с одним

неподвижным диаметром и одной неподвижной окружностью; /пл - собственная частота верхней торцевой поверхности из плексигласа;

/др - собственная частота верхней торцевой поверхности из дюралевого

сплава;

т - вынуждающая сила;

о - расход;

я - ускорение свободного падения;

к - ширина щели;

I - интенсивность звука;

к - волновой вектор;

К - коэффициент теплопередачи;

М1 - высота столба манометрической жидкости;

т - масса осциллятора;

N - количество спиральных вихрей;

№ - число Нуссельта;

Р - звуковое давление;

Р0 - пороговый уровень звукового давления;

рмах - амплитуда звукового давления;

Р - давление;

АР - перепад давления;

Рг - число Прандля;

* г - радиус выходного отверстия вихревой камеры

га - радиус диафрагмы;

Гв - радиус вихря;

Я - радиус пластины;

Я - расстояние от центральной оси вихревой камеры до середины тангенциально подводимого потока;

Як - внутренний радиус канала;

Яе - число Рейнольдса;

г, ф, ^ - цилиндрические координаты;

г - время;

Тв - температура воздуха внешней среды;

Тпр - температура нижней поверхности преграды;

АТ - перепад температур;

и - полная расходная скорость;

ивх - средняя скорость потока на входе в вихревую камеру

иг, и«р, - компоненты вектора полной скорости потока по осям г, ф,

и соответственно;

и'г, вых - средняя скорость потока на выходе из вихревой камеры

иф,вых - тангенциальная компонента скорости на выходе из вихревой камеры;

и г (г*) - среднее значение радиальной компоненты скорости на границе выходного отверстия;

V - громкость звука;

V' - пороговая громкость звука;

Ж(г,т) - комплексная переменная;

И^х - мощность кинетической энергии потока воздуха на входе в щелевой зазор,

Жвр "пр - мощность кинетической энергии вращения преграды;

^вкых - мощность кинетической энергии потока воздуха на выходе из щелевого зазора;

^ак - мощность акустических колебаний;

иКр_ - мощность собственных колебаний верхней торцевой поверхности (крышки) вихревой камеры;

АЖ - потери мощности;

- потери энергии за период затухания;

У

q - тепловой поток через поверхность;

Р - количество тепла;

у(О - функция, описывающая колебания системы;

уо(0 - функция, описывающая свободные затухающие колебания

системы;

а1 - коэффициент теплоотдачи на верхней поверхности преграды,

а2 - коэффициент теплоотдачи со стороны нижней поверхности

преграды;

5 - толщина пограничного слоя;

8шн - толщина ребра шнека;

У - коэффициент затухания колебаний,

X - длина волны;

(Яв> - усредненный по температуре коэффициент теплопроводности

воздуха

Хпр - коэффициент теплопроводности материала преграды;

V - кинематическая вязкость;

^в - кинематическая вязкость воды;

Vг - кинематическая вязкость воздуха;

Р - плотность;

Реп - плотность манометрической жидкости;

Рпл - плотность плексигласа;

Рдр - плотность дюралевого сплава;

Т - период колебаний;

^пл - коэффициент Пуассона плексигласа;

^др - коэффициент Пуассона дюралевого сплава;

- фазовый сдвиг;

Уя - сдвиг фаз между смещением и приложенной силой;

Юв - угловая скорость вращения в вихре;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование гидродинамики и механизмов генерации акустических колебаний в сложных вихревых течениях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Исследование влияния эффектов вихреобразования на генерацию акустических колебаний в звуковом и инфразвуковом диапазонах имеет большое значение для разработки нового, более совершенного поколения различных двигательных и энергетических аппаратов, включая ядерные энергетические установки (ЯЭУ). Особую актуальность тема диссертационной работы приобретает в плане развития ядерной транспортной энергетики, неразрывно связанной со стоящими перед нашей страной проблемами освоения Арктики, и, в частности, для научно-технического обоснования оптимальных конструкторских решений, позволяющих повысить эксплуатационный ресурс ледокольных ядерных энергетических установок нового поколения.

Исследования, предпринятые в настоящей диссертационной работе, направлены на выявление механизмов возбуждения акустических колебаний, обусловленных влиянием гидродинамических процессов в сложных каналах ядерных энергетических установок, и разработку метода диагностики состояния потоков теплоносителей и рабочих сред на основе детектирования амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) акустических колебаний. В качестве объекта исследований выбрано импактное закрученное течение, которое имеет место в коллекторных системах ядерных реакторов, теплообменных аппаратах, турбонасосных системах и других элементах теплогидравлического тракта энергетических установок.

Разрабатываемый в настоящей работе новый акустический онлайн метод позволяет диагностировать динамические изменения внутренней структуры среды с помощью регистрации излучаемых в процессе этих изменений упругих волн. Под перестройкой внутренней структуры теплоносителей в данном случае понимаются как фазовые переходы, например, кавитация или несанкционированное вскипание теплоносителя, так и процессы, сопровождающие генерацию и распад вихревых структур. В ходе измерений фиксируются АЧХ акустических колебаний, из которых при дальнейшей обработке может быть получена информация обо всех неоднородностях текущей среды, изменении локального поля давления и вихревой

структуре потока. Преимуществом предлагаемого диагностического метода акустических резонансов перед существующими методами неразрушающего контроля (ультразвуковыми, радиационными, магнитными) является то, что он дает возможность предсказать возникновение и развитие опасных для конструкций ЯЭУ вибрационных процессов и резонансных колебаний непосредственно в режиме эксплуатации. Кроме того, могут быть минимизированы массогабаритные характеристики диагностической аппаратуры, т.к. техническое воплощение мониторинга с использованием метода акустических резонансов довольно простое и не нуждается в громоздком оборудовании типа внешних излучателей, генераторов электромагнитного поля, а также не требует больших вычислительных мощностей.

Целью диссертационной работы является выявление механизмов переноса массы, импульса и энергии, обуславливающих взаимосвязь вихревой структуризации высокоскоростных течений с генерацией акустических колебаний, и разработка метода акустических резонансов для предотвращения опасных эксплуатационных режимов работы энергетических установок и совершенствования их конструкционных и рабочих параметров, а также для обоснования и проверки методов интенсификации тепло- и массообмена в элементах теплогидравлических трактов ЯЭУ.

Задачи, решенные в ходе достижения поставленной цели:

1. Разработана общая методология экспериментальных исследований и методики определения полей давления, скоростей, температуры, регистрации АЧХ акустических сигналов и визуализации сложной внутренней структуры течения.

2. Создана экспериментальная установка с целью изучения механизма генерации акустических колебаний в сложных закрученных течениях.

3. Предложена методика измерений, основанная на совместном использовании акустического метода с методами визуализации вихревой структуры потока, что дает возможность сопоставления амплитудно-частотных характеристик акустических колебаний с параметрами, определяющими вихревую структуризацию течения.

4. Выявлены топологические особенности закрученных импактных течений и рассмотрено влияние геометрии рабочих участков и режимов течения на генерацию акустических колебаний.

5. Проведены экспериментальные исследования для различных режимов истечения импактных закрученных струй: дозвукового, звукового дорезонансного и резонансного.

6. Экспериментально исследован режим критического истечения закрученного потока. Предложены подходы к физико-математическому моделированию явления вихревой структуризации при кризисном режиме течения закрученного потока.

7. Исследован эффект саморегулирования акустических колебаний в открытой гидромеханической системе.

8. Разработан и получил экспериментальное обоснование диагностический метод акустических резонансов, практическое применение которого продемонстрировано на примере определения критических условий истечения закрученного импактного потока.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований по выявлению соответствия между регистрируемыми амплитудно-частотными характеристиками акустических колебаний и детерминированной структурой потоков, обусловленной генерацией устойчивых вихреобразований или фазовыми переходами (кавитацией, конденсацией).

2. Экспериментальные данные, подтверждающие эффект вихревой структуризации течения при ограничении расхода в режиме критического истечения закрученного потока, сопровождаемом образованием устойчивых спирально-вихревых структур.

3. Условия появления резонансного эффекта, обусловленного механизмом возникновения звуковых колебаний в импактных закрученных течениях.

4. Результаты исследований эффекта саморегулирования, который заключается в резком возрастании амплитуды колебаний на собственных частотах

гидромеханической системы при резонансе с акустическими колебаниями, генерируемых вихревой структурой потока.

5. Результаты исследований трех режимов истечения импактного закрученного потока: дозвукового, звукового докритического и резонансного.

6. Условия перехода к резонансному режиму течения, которые дают возможность заранее диагностировать нарушение виброустойчивого состояния гидромеханической системы.

7. Результаты исследований, по выявлению критерия, характеризующего связь скорости диссипации механической энергии со скоростью затухания акустических колебаний в среде.

8. Разработка и обоснование нового акустического диагностического метода -метода акустических резонансов, позволяющего осуществлять контроль состояния потоков теплоносителя и рабочих сред в режиме реального времени для предотвращения развития вибрационных и резонансных эффектов.

Научная новизна

Результаты исследований по выявлению взаимосвязи акустических колебаний с вихревой структурой потока показали возможность детектирования крупномасштабных вихреобразований по амплитудно-частотным характеристикам звуковых колебаний, возникающих в текучих средах. Сопоставление АЧХ, результатов визуализации и расчетно-теоретического моделирования позволило распознать внутреннюю структуру импактной закрученной струи и доказать, что генерация акустических волн вызвана образованием вихревых структур при наличии таких изменений геометрии теплогидралического тракта, как изгибы труб, сужения, расширения их проходных сечений, а также изменений режимных параметров (скоростей, расходов, давления, температуры) гидромеханической системы.

Для диагностики состояния потоков теплоносителей и рабочих сред предложен акустический метод, с помощью которого может быть выявлена степень неоднородности текущей среды, обусловленная генерацией устойчивых вихреобразований и наличием фазовых переходов в жидкости.

Путем экспериментальных исследований получены распределения давления в импактных закрученных течениях и зарегистрированы соответствующие амплитудно-частотные характеристики. Доказано, что генерация акустических колебаний при истечении импактных закрученных струй носит устойчивый характер. Получены количественные данные по частотным характеристикам акустических резонансов в зависимости от расхода воздуха в импактном закрученном потоке и геометрии области течения.

Выявлен эффект критического истечения, сопровождающий появление низкочастотных составляющих спектра акустических колебаний. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие эффект ограничения расхода при критическом истечении импактного закрученного потока.

Разработана физическая модель процессов резонансного перераспределения энергии в открытой гидромеханической системе. Показано, что необходимым условием поддержания устойчивости вихревой структуры потока в открытой гидромеханической системе при достижении критического расхода является приток вещества из внешней среды.

Обнаружен эффект резонансного саморегулирования. В результате проведенных исследований установлено, что эффект саморегулирования заключается в резком усилении амплитуды колебаний на собственных частотах гидромеханической системы в следствие резонанса с акустическими колебаниями, излучаемыми вихревой структурой потока. Как правило, при возникновении резонансных эффектов также наблюдается перестройка полей течения и достижение критической скорости закрученного течения.

Достоверность результатов, представленных в диссертации, обеспечивается согласованностью экспериментальных и расчетных данных, применением современных средств и методов измерений, а также использованием адекватных математических моделей и многократной воспроизводимостью выявленных физических эффектов.

Практическая ценность работы заключается в обосновании применения нового акустического метода онлайн диагностики, необходимого для

своевременного предотвращения возникновения нештатных и аварийных ситуаций, связанных с влиянием сложной гидродинамики потоков теплоносителей первого и второго контуров на несанкционированные отказы работы оборудования судовых ЯЭУ.

Предлагаемый метод акустических резонансов предоставляет широкие возможности не только для осуществления контроля в целях поддержания работоспособности действующих ЯЭУ, но и может служить для решения задач повышения эффективности и безопасности их работы, а также для создания нового поколения ядерно-энергетических установок, работающих в автономном режиме и отличающихся безусловной безопасностью.

Работы в данной области были выполнены при поддержке Программы по развитию системы ведущих научных школ: НШ-7938.2010.8, Госконтракта 02.740.11.0221, грантов РФФИ 10-08-00294-а, 13-08-00020-а, 16-08-00687-а, 19-08-00223-а, Госконтрактов № П181 и №14.740.11.0157 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Личный вклад автора. Соискателем был выполнен анализ научных источников по теме исследования, разработаны методики регистрации АЧХ акустических сигналов, исследовано влияния геометрических и режимных параметров на резонансные эффекты в гидромеханической системе, произведена обработка результатов измерений и разработана физическая модель процессов резонансного перераспределения энергии в открытой гидромеханической системе. Личный вклад соискателя также состоял в участии в подготовке публикаций.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

Научных сессиях НИЯУ МИФИ (2010-2015, Москва),

5, 6 и 7-ой Российских национальных конференциях по теплообмену (2010, 2014, 2018, Москва),

XIII Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ с международным участием (2012, Новосибирск),

XVIII-XXI Школах-семинарах молодых ученых и специалистов под руководством академика А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в новых энергетических технологиях» (Звенигород 2011, Орехово-Зуево 2013, Звенигород 2015, Санкт-Петербург 2017),

IV, V Международных конференциях «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Казань 2015, Новосибирск 2017),

Научно-технических конференциях «Теплофизические экспериментальные и расчетно-теоретические исследования в обоснование характеристик и безопасности ядерных реакторов на быстрых нейтронах (Теплофизика-2011-2015, 2018, Обнинск)»,

XX, XXI Международных конференциях «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность» («Не-За-Те-Ги-Ус» - 2012, 2014, Звенигород),

VIII, X Школах-семинарах молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова (2012, 2016, Казань),

XV Минском международном форуме по тепло- и массообмену (2016, Минск), III Всероссийской научной конференции «Теплофизика и физическая гидродинамика» с элементами школы молодых ученых (2018, Ялта).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ в научных журналах и сборниках трудов Международных и Российских конференций, совещаний и семинаров, включая 5 статей, входящих в базу данных Web of Science и Scopus, 4 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 117 страницах, содержит 50 рисунков, 6 таблиц и список использованной литературы из 91 наименования.

ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ УСЛОВИЙ ГЕНЕРАЦИИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕОБРАЗОВАНИЙ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

1.1. Вихревая природа акустических течений

Акустические колебания, возникающие при натекании потока на неподвижные объекты, наблюдались человечеством с древнейших времен. Такие конструкции, как «эолова арфа» [1], «гусли Давида» [2], звучащие благодаря колеблющему струны ветру, описаны еще в трудах времен античности. Образование устойчивых вихревых структур при обтекании потоком текучей среды покоящихся тел также было замечено уже давно, так например, сохранились датируемые 1511 и 1513 годами наброски Леонардо да Винчи (см. Рис. 1.1), на которых изображено движение воды.

I

а) б)

Рис. 1.1. Леонардо да Винчи, наброски движения воды, Виндзорская Королевская коллекция, Виндзор, Англия: а) - 1511 год, б) - 1513 год.

При этом, одна из первых попыток научного описания излучения звука при обтекании неподвижных объектов и образовывающихся в процессе вихревых структур была предпринята в 19 веке В. Струхалем [3]. Исследования Струхаля позволили связать частоту звука, излучаемого в процессе обтекания струны, с ее диаметром и скоростью натекающего потока. Соответствующий безразмерный критерий был впоследствии назван числом Струхаля. Процессы вихреобразования при обтекании неподвижного цилиндра были исследованы Т. Карманом [4], который в 1912 году совместно с А. Рубахом провёл теоретический анализ несжимаемой жидкости, обтекающей протяжённую ось, перпендикулярную направлению движения сплошной среды, поэтому в современной литературе получающаяся при этом цепочка вихрей известна как вихревая дорожка Кармана. Следующим генерацию акустических колебаний при обтекании неподвижных струн подробно описал Дж.У. Стретт, лорд Релей в 1915 году [5], когда он показал, что излучение звука связано с нестабильностью вихревых слоев и формированием цепочки вихрей, образующихся при натекании потока жидкости или газа на неподвижные цилиндрические объекты.

Формирование устойчивых вихревых структур при обтекании высотных сооружений, таких как башни, небоскребы, дымовые трубы, потоками воздуха может сопровождаться их раскачиванием, что особенно опасно при резонансе с собственными механическими частотами, так как зачастую может приводить к разрушению конструкций. Так, колебания давления, связанные с отрывом крупномасштабных вихрей, разрушили в 1940 году Тэкомский мост в штате Вашингтон, США [6]. По аналогичной причине произошла авария 1 ноября 1965 года на английской электростанции в Феррибридже, где из-за срыва вихрей при ураганном ветре со скоростью 130 км/час разрушились три из восьми градирен [7]. В настоящее время данную проблему частично решают с помощью натурных испытаний макетов таких сооружений в аэродинамических трубах [8-10] и численным моделированием [11-12].

В нашей стране исследования звуковых колебаний, связанных с явлениями вихреобразования при обтекании тел потоком, одним из первых занимался Д.И.

Блохинцев. В монографии Д.И. Блохинцева [13], опубликованной в 1946 г. рассмотрены случаи генерации акустических колебаний в жидких и газообразных средах, источником которых выступают вихревые структуры, поэтому излучаемый в процессе вихреобразования звук был назван «вихревым».

Согласно традиционным представлениям, механизм возникновения вихревого звука связывался, в основном, с эффектом вихреобразования при внешнем обтекании тел. К экспериментально установленным и достаточно хорошо изученным фактам возникновения акустических колебаний в закрученных потоках можно также отнести генерацию звуковых колебаний в так называемых вихревых свистках или вихревых генераторах звука. Авторы работ [14 - 16] провели ряд теоретических и экспериментальных исследований, которые могут служить основой для понимания механизма вихревой генерации акустических колебаний. Объяснение процесса излучения звука в упомянутых работах основывалось на представлениях, связанных с проявлением гидродинамической неустойчивости закрученного потока, обусловленной прецессией области квазитвердого вращения центрального вихря, формирующегося под воздействием геометрических и расходных параметров потока. При этом считалось, что вихревой генератор как акустический излучатель представляет собой вращающийся диполь.

Как показали эксперименты, проведенные авторами работ [17 - 19], исходной причиной возникновения звуковых колебаний в закрученных течениях может служить эффект образования детерминированной внутренней вихревой структуры потока. Исследование влияния эффектов вихреобразования на генерацию акустических колебаний в звуковом диапазоне имеет большое значение для разработки нового, более совершенного поколения различных энергопроизводящих и двигательных систем, включая ядерно-энергетические установки. Изучение механизмов вихреобразования имеет практическую ценность при описании многих физических процессов, а многочисленные эффекты (например, эффект энергоразделения Ранка [20], эффект Коанда [21]) нашли широкое применение в различных технических устройствах.

Выше было рассмотрено влияние вихреобразования на генерацию звуковых колебаний, однако стоит отметить, что имеет место и обратный эффект. Речь идет об особом классе гидромеханических течений - акустических течениях, которые образовываются в звуковом поле большой интенсивности и носят регулярный характер [22-24]. Стационарные вихревые потоки в интенсивном звуковом поле над колеблющейся мембраной описывал еще М. Фарадей в 1831 году [25]. Акустические течения исследовались Релеем [5], который выполнил теоретический анализ стоячего звукового поля между двумя параллельными пластинами и получил стационарное движение жидкости в виде рядя вихрей. Г. Шлихтинг рассматривая течения, возникающие в вязком пограничном слое вблизи препятствий, помещённых в акустическое поле, показал, что под действием звука стационарные потоки в пограничном слое имеют вихревой характер [26]. Таким образом, акустические течения могут возникать как при обтекании различного рода неподвижных препятствий, так и в свободном неоднородном звуковом поле, вследствие выполнения закона сохранения количества движения: Так как количество движения, переносимое звуковой волной в виде колебаний частиц среды, при поглощении звуковой волны передается текучей среде в другой форме, тем самым вызывая ее регулярное движение, то вращение вихревых структур за пределами пограничного и внутри него происходят в противоположных направлениях [27]. Поскольку акустические течения возникают в звуковой поле, то их скорость зависит от акустических характеристик среды, таких как коэффициент поглощения, а также интенсивности звука, но как правило, не превосходит колебательной скорости частиц в акустической волне [28]. Также стоит отметить, что акустические течения в основе своей всегда имеют вихреобразование. В плане практического применения акустические течения широко применяются для усиления процессов тепломассообмена, интенсификации процессов эмульгирования и растворения и механического разрушения пленок загрязнений [29] и многого другого.

В настоящей работе исследовались процессы генерации акустических колебаний вихревыми течениями в каналах с различной конфигурацией завихрителей, но

особое внимание было уделено изучению топологии импактной закрученной струи.

1.2. Особенности незакрученного и закрученного импактных течений

Импактной струей называют струю, натекающую на преграду. Данный термин впервые встречается в работе Б.А. Бредшоу, опубликованной в 1959 году [30]. В настоящее время использование импактных течений весьма разнообразно [31-39]: их используют для охлаждения поверхностей [40], высокотемпературной резки металлов [41], стабилизации пламени в газовых горелках [42] и т.д.

Исследования незакрученных импактных струй достаточно распространены. Ранее в работе [43] на основании полученных теплерограмм и опытов с микровертушками было установлено, что структурную основу турбулентности в незакрученной импактной газовой струе составляют вихри типа Тейлора-Гёртлера. На Рис. 1.2, а представлена модель дозвуковой импактной струи, принятая в работе [43] на основе проведенных экспериментов по визуализации течения.

Образованию вихревых жгутов высокой интенсивности (область 4 на Рис. 1.2, а), имеющих форму вихрей Тейлора-Гёртлера, способствует воздействие центробежной силы, возникающей при растекании потока, ударяющего в преграду. Система образующихся таким образом спиральных вихрей разрушает вязкий подслой у поверхности преграды (зона 3), что приводит к зафиксированному в опытах повышению теплоотдачи в зоне 2-3 (см. Рис. 1.2, а).

О возможности генерации в исследуемом течении звуковых колебаний в работе [43] умалчивалось.

На Рис 1.2, б представлена характерная картина в импактной осесимметричной струе без внешнего возбуждения, на которой отчетливо видны когерентные структуры, формирующиеся на расстоянии от одного до двух калибров от среза сопла [44].

а)

Рис. 1.2. Примеры импактных струй: а) - гидродинамическая схема импактной струи согласно работе [43]: 1 - область потенциального течения; 2 -циркуляционный рассекатель; 3 - вязкий подслой; 4 - вихревой жгут; 5

- вторичный вязкий подслой; 6 - область внешнего вязкого смешения; 7

- область возвратных течений; б) - визуализация когерентных структур в турбулентной струе, натекающей на преграду [44].

В работах [45-48] была исследована тонкая вихревая структура незакрученной импактной струи. Плоская пластина располагалась на расстоянии трех диаметров от сопла. Визуализация течения, осуществлявшаяся с помощью краски в воде при числе Рейнольдса Яв = 4 103, показала, что цилиндрическая поверхность круглой струи при натекании на преграду трансформируется в волнообразную с образованием периодических спиральных вихрей, расширяющихся в радиальном направлении непосредственно у поверхности преграды.

«Тонкая» вихревая структура закрученного течения была выявлена с помощью описанного в работе [49] метода акустических резонансов, суть которого состоит в регистрации АЧХ звуковых колебаний, генерируемых закрученной импактной струей. В отличие от проведенных ранее экспериментов [45] в пограничном слое закрученного потока в вихревой камере, где изучалась структура радиально-сходящегося закрученного течения, в данном методе исследовалась структура радиально-расходящегося закрученного потока. При этом авторы выявили закономерности, подтверждающие выдвинутое предположение о топологическом сходстве исследуемых вихревых структур.

Для определения условий возникновения акустических колебаний в импактном закрученном течении была проведена серия предварительных испытаний [45], целью которых было определение качественных различий течения при натекании незакрученной и закрученной струй на преграду. Были проведены измерения распределений давления непосредственно на нижней поверхности преграды для случаев натекания на нее незакрученной и закрученной струй, выходящих из цилиндрической трубки с внутренним диаметром й = 18 мм.

Типичные кривые, характеризующие результаты проведенных измерений, представлены на Рис. 1.3. Измерения проводились с помощью специально разработанных чувствительных зондов для отбора давления, установленных на преграде. В качестве манометрической жидкости использовался этиловый спирт.

а)

го с

о.

<

2000

1500

1000

500

-20

1 1111 1 х=4 мм 1

х=5 мм —-е—-

х=6 мм ■■■■А.....

- х=8 мм ........■.........

Т4 и

2» ** ■

» ■ . яш в">

-15 -10

-5 0

V, мм

10

15 20

б )

Рис. 1.3. Кривые избыточного давления на поверхности преграды при натекании незакрученной (а) и закрученной (б) воздушных струй; АР - избыточное давление; у - расстояние от центра преграды, совпадающего с осью натекающей воздушной струи; х - расстояние между выходным соплом диаметром 18 мм и преградой [45].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поздеева Ирина Геннадьевна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кирхер А. трактат Phonurgia nova 1673, 22 p.

2. Бялик Х.Н. Агада. Сказания, притчи, изречения Талмуда и Мидрашей. М.: «Раритет», 1993, 319 с.

3. Strouhal, V., «Ueber Eine Besondere Art Der Tonerregung,» Ann. Phys. und Chemie, Neue Folge, Bd. 5, Heft 10, 1878, P. 216-251.

4. Von Karman, Th., and Rubach, H., «Ueber Den Mechanismus Des Flussigkeits und Luftwiderstandes,» Phys. Zeitschr, Bd.13, Heft 2, 1912, P. 49-59

5. Лорд Рэлей, Aeolian Tones, Philosophical Magazine, серия 6, 1915, P. 433-444

6. Chronik 1940. Chronik Verlag, Dortmund, 1989, 240 p.

7. Ford, David N. When Technology Fails: significant technological disasters, accidents, and failures of the twentieth century// Neil Schlager. Gale Research, 1994. P. 267-270.

8. Гузеев А.С., Короткин А.И., Лебедев А.О., Роговой Ю.А. Анализ некоторых результатов по определению аэродинамических характеристик высотных зданий // Инженерно-строительный журнал, No3, 2009 С. 50-52.

9. Голубев А.Г., Калугин В.Т., Луценко А.Ю., Москаленко В.О., Столярова Е.Г., Хлупнов А.И., Чернуха П.А. Аэродинамика М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 687 с.

10. Айрапетов А. Б., Вышинский В. В., Катунин А. В. Расчётные и экспериментальные исследования обтекания высотных зданий и сооружений атмосферным ветром в условиях городской застройки // ТРУДЫ МФТИ. 2017. Том 9, № 2, С. 5-12.

11. Гувернюк С. В., Гагарин В. Г. Компьютерное моделирование аэродинамических воздействий на элементы ограждений высотных зданий // АВОК, 2006, № 8, С.18-24.

12. Марашан М.В. Численное моделирование аэродинамического эксперимента на аэродинамической трубе // Политехнический молодежный журнал. 2016. № 5, С. 1-6.

13. Блохинцев Д. И. Акустика неоднородной движущейся среды, Издательство: Наука, 1981 г, 208 с.

14. Vonnegut B. A Vortex Whistle // JASA. 1954. V. 26. № 1. P. 18-20.

15. Кныш Ю.А., Лукачев С.В. Экспериментальное исследование вихревого генератора звука // Акустический журнал. 1977. Т.33, вып.5. С.776-782.

16. Chanaud R.C. Experiments concerning the vortex whistle // JASA. 1963. V. 35. №2 7. P. 953-960.

17. Митрофанова О.В., Егорцов П.П., Кокорев Л.С., Круглов В.Б., Чернов А.И. Исследование механизма акустических колебаний в закрученных течениях //Теплофизика высоких температур», 2010. Т. 48. № 2. С. 241-249.

18. Митрофанова О.В., Круглов А.Б., Круглов В.Б., Поздеева И.Г. Исследование топологических особенностей импактных закрученных течений // Тепловые процессы в технике. 2010. № 10. С. 434 - 441.

19. Митрофанова О.В., Поздеева И.Г., Круглов А.Б., Круглов В.Б. Комплексные исследования эффектов генерации крупномасштабных вихреобразований в теплоносителях ядерных реакторов. Часть II. Экспериментальные исследования импактных закрученных течений // Ядерная физика и инжиниринг. 2012. Т. 3. № 2. С. 112-119.

20. Гуцол А. Ф. Эффект Ранка // Успехи физических наук 1997, Т. 167 № 6 С. 665-687

21. Guyon E., Hulin J.-P., Petit L., Mitescu C.D. This result is behind the explanation of the Coanda effect, sometimes also called the teapot effect // Physical Hydrodynamics. Oxford University Press, 2001, P.189-505

22. Ивановский А. И. Теоретическое и экспериментальное изучение потоков, вызванных звуком. М., 1959; 115 с.

23. Зарембо Л. К., Красильников В. А. Введение в нелинейную акустику. М., 1966, 519 с.

24. Nyborg L. Acoustic streaming // Nonlinear acoustics/ Ed. by M. Hamilton and D. Blackstock. San Diego, 1998, P. 263-277.

25. Faraday, M. On the forms and states assumed by fluids in contact with vibrating elastic surfaces / M. Faraday // Philos. Trans. R. Soc. London. 1831. №. 121. P.319-340.

26. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя М: Наука, 1974. 712 с.

27. Зарембо Л.К. Акустические течения. В кн.: Мощные ультразвуковые поля. Ч. 3 Под ред. Розенберга Л.Д. М.: Наука, 1968. С. 87-128.

28. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Гидродинамика Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. М.: Наука, 1986. Т. 6. 736 с.

29. Келлер О. К., Кратыш Г. С., Лубяницкий Г. Д.. Ультразвуковая очистка Ленинград : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1977. - 184 с.

30. Bradshaw, P. & Love, E. M. 1959 The normal impingement of a circular air jet on a flat plate. Aero. Res. Counc. Rep. 21, 268 p.

31. Лопатин А.А., Гортышов Ю.Ф. К вопросу об охлаждении теплонагруженных элементов радиоэлектронного оборудования импактными струями фреона // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение 2012 № 3-1(34), С. 349-358.

32. Белоусов А.П. Расширение функциональных возможностей PIV-систем с низким временным разрешением // Научный вестник НГТУ Т. 55, № 2, 2014, С. 132-138

33. Жилкин Б. П., Старцев В. В., Гулаков А. А. Структурно-гидродинамические факторы теплоотдачи в системах газовых импактных струй // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики: научно-технический и производственный журнал. 2001. № 11/12. С. 3-10

34. Маркович Д. М., Небучинов А.С. Изучение влияния закрутки и внешних периодических возмущений потока на теплообмен в импактной струе // Сб. научных статей современная наука 2012, № 2 (10) С. 159-164

35. Гичёв Ю.А, Бершадский А.И, Исраелян К.А., Перцевой В.А. Исследование характеристик импактной газовой струи // «Металлургическая теплотехника». 2011, Выпуск 3 (18), С. 32-43

36. Седлов А.А., Байбузенко И.Н. Иванов В.Л. Численное исследование теплообмена в системах импактных струй при установке интенсификаторов

различной формы // Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика 2016, Том 2. № 4 С. 25-40

37. Бабарыкин К.В., Кузьмина В. Е., Матвеев С.К., Петрова В.Н. Исследование автоколебаний в импактных струях // Вестник СПбГУ. Сер. 1, 2009, вып. 1 С. 59 -67

38. Жилкин Б.П., Зайков Н.С., Кисельников А.Ю., Худяков П.Ю. Особенности изменения термической структуры газовых импактных струй // Изв. РАН. Механика жидкости и газа, № 2, 2013, С. 104-111.

39. Садин Д.В., Любарский С.Д., Гравченко Ю.А. Особенности недорасширенной импульсной импактной газодисперсной струи с высокой концентрацией частиц // Журнал технической физики, 2017, Т. 87, №. 103 С. 22-26

40. Бильский А.В., Ложкин Ю.А., Небучинов А.С. Изучение влияния внешних периодических возмущений потока на интенсивность теплообмена в импактной струе // Сб. научных статей современная наука 2010 № 1 (3) С. 101-109

41. Маслов Е.А., Кузнецов Г.В., Жарова И.К., Терехов В.И. Исследование взаимодействия импактной струи с поверхностью преграды сложной формы //Международная конференция «Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика». Новосибирск, 2011. С. 121.

42. Кисельников А.Ю. Структурно-динамические характеристики температурного поля и теплообмен в прямоточных газовых импактных струях и факелах Дис. канд. физ.-мат. наук Екатеринбург, 2010. 183 с.

43. Жилкин Б.И. Сыромятников Н.И. О модели импактной газовой струи. // Доклады АН СССР, 1977, Т. 234, № 4, С. 784-786.

44. Бильский А.В. Гидродинамическая структура осесимметричной импактной струи Дис. канд. физ.-мат. наук Новосибирск, 2006. 185 с.

45. Митрофанова О.В., Кокорев Л.С., Токарев Ю.Н., Тумольский В.А., Шишкина Т.Е. Комплексные исследования вихревой структуры закрученных течений в каналах сложной геометрии // Тр. 4 Росс. нац. конф. по теплообмену. М.:МЭИ, 2006 . Т. 6 Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. Т. 6. С. 253-257.

46. Кокорев Л.С., Митрофанова О.В., Шишкина Т.Е. Экспериментальные исследования структуры вихревых образований // «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» Тр.16 Школы-семинара под рук. ак. РАН А.И.Леонтьева. М.: Издательский дом МЭИ, 2007г. Т. 1. С. 174-177.

47. Кокорев Л.С., Митрофанова О.В., Тумольский В.А., Шишкина Т.Е. Методика экспериментальных измерений для исследования закрученных течений// Сб. науч. тр. «Научная сессия МИФИ - 2006». М.: МИФИ, 2006. Т. 8. С. 131-132.

48. Кокорев Л.С., Митрофанова О.В., Тумольский В.А., Шишкина Т.Е. Экспериментальные исследования скоростного поля закрученного течения // Сб. науч. тр. «Научная сессия МИФИ -2007». М.: МИФИ, 2007. Т. 8, С. 49-50.

49. Поздеева И.Г., Митрофанова О.В., Подзоров Г.Д. Метод акустической диагностики состояния потоков теплоносителей // Тезисы докладов научно-технической конференции «Теплофизика ядерных реакторов на быстрых нейтронах (Теплофизика-2012)» Обнинск, ГНЦ ФЭИ, 2012, С. 168-170.

50. 4. Громека И. С. Собрание сочинений. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 296 с.

51. Митрофанова О.В., Круглов А.Б., Круглов В.Б., Поздеева И.Г. Критическое истечение импактного закрученного потока // Тр. 5 Росс. нац. конф. по теплообмену. М.: Издательский дом МЭИ, 2010, Т. 2 С. 180-183

52. Митрофанова О.В., Поздеева И.Г. Эффект резонансного саморегулирования акустических колебаний в импактном закрученном потоке // Тезисы докладов ХУШ Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в новых энергетических технологиях», 23-27 мая 2011 г., г. Звенигород, С. 75-77.

53. Митрофанова О.В., Поздеева И.Г., Подзоров Г.Д. Экспериментальные исследования и расчетное моделирование импактных закрученных течений // Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках: IV международная конференция: Тезисы докладов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2011. - С. 87-88.

54. Овчинников Ф.Я., Семенов В.В. Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических реакторов М., Энергоатомиздат, 1988, 359 с.

55. Плютинский В. И., Погорелов В. И. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС Москва: Энергоатомиздат, 1983, 296 с.

56. Основное оборудование АЭС с корпусными реакторами на тепловых нейтронах/под общей ред. С.М. Дмитриева М.: Машиностроение, 2013г.415 с.

57. Поваров В.П., Федоров А.И., Стацура Д.Б., Топчиян Р.М. Головной блок нового поколения ВВЭР-1200. Особенности ввода в эксплуатацию / Сб. тезисов 10-ой международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики», Москва, 2016. С. 8-9.

58. Гидродинамика и безопасность ядерных энергетических установок / Сб. трудов ФЭИ. Т. 2. Обнинск: ГНЦ РФ ФЭИ. 1999. 388 с.

59. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. Особенности гидродинамики проточных частей коллекторных систем теплообменников и реакторов ЯЭУ, Саров, ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2016, 215 с.

60. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки: Пер с англ. М.: Мир, 1987, 588 с.

61. Безруков Ю.А., Драгунов Ю.Г., Логвинов С. А., Ульяновский В.Н. // Атомная энергия. 2004. Т. 96. Вып. 6. С. 432.

62. Князевский К.Ю., Фадеев Ю.П., Пахомов А.Н., Полуничев В.И. и др. Арктика: экология и экономика, 2014, №3(15), С. 86-91.

63. Митенков Ф.М. Судовая ядерная энергетика // Вестник РАН, 2003, Т.73. № 6, С. 488-495.

64. Проскуряков К.Н. Виброакустическая паспортизация АЭС — средство повышения их надежности и безопасности // Теплоэнергетика. 2005. No12. С. 3034.

65. Аркадов, Г.В., Павелко, В.И., Усанов, А.И. Виброшумовая диагностика ВВЭР / М.: Энергоатомиздат, 2004. 344 с.

66. Безруков Ю.А., Драгунов Ю.Г., Логвинов С. А., Ульяновский В.Н. // Атомная энергия. 2004. Т. 96. Вып. 6. С. 432

67. Mitrofanova O V, Ivlev O A, Pozdeeva I G and Urtenov D S Development of the Technology of Vortex Diagnostics to Improve the Safety of Operation of Nuclear

Reactors // Journal of Physics: Conference Series, Volume 891, conference 1. Published: 10 November 2017 by IOP Publishing doi:10.1088/1742-6596/891/1/012173.

68. Новиков K.C. Расчетно-теоретическое и экспериментальное обоснование условий роста вибраций в ВКУ и ТВС ВВЭР-1000, Автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 2010. 20 с.

69. Усанов А.И. Вибрационные исследования внутриреакторного оборудования ВВЭР на различных этапах жизненного цикла в задаче управления сроком службы АЭС, Автореф. дис. канд. техн. наук. Обнинск, 2009. 19 с.

70. Лобановский Ю.И. Автоколебания напорных систем гидроэлектростанций и Саянская катастрофа.// Гидроэнергетика Украины, 2013, № 3-4, С. 3-11

71. Новиков И.И., Скобелкин В.И., Абрамович Г.Н., Клячко Л.А. Закономерность расхода жидкости в закрученном потоке (эффект максимального расхода закрученного потока жидкости) - открытие № 389 внесено в Гос. реестр открытий 18.10.1990 г. по заявке № 0Т-11080 от 27.02.1985

72. Новиков И.И., Борзяк А.Н. Экспериментальное исследование поступательно-вращательного течения вязкой несжимаемой жидкости в цилиндрической трубе // Измерительная техника, № 12,1966, С.15-20.

73. Митрофанова О.В. Комплексные исследования эффектов генерации крупномасштабных вихреобразований в теплоносителях ядерных реакторов. Часть I. Теоретические исследования // Ядерная физика и инжиниринг. 2010. № 4. с. 299309

74. Биркгоф Г., Сарантонелло Э. Струи, следы и каверны. М.: Мир, 1964. 466 с.

75. Поздеева И.Г., Митрофанова О.В. «Связь вихревой структуры потока с генерацией акустических колебаний» // Тезисы докладов научно-технической конференции «Теплофизика ядерных реакторов на быстрых нейтронах (Теплофизика-2013)», Обнинск, ГНЦ ФЭИ, 2013, С. 26-28.

76. Митрофанова О.В., Поздеева И.Г. Связь процессов вихреобразования с акустическими колебаниями в технических устройствах // Труды XX Школы-семинара под рук. ак. РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и

тепломассообмена в энергетических установках», 24-29 мая 2015, г. Звенигород, Россия, М.: Издательский дом МЭИ, 2015, С. 406-408.

77. Поздеева И.Г., Митрофанова О.В. Генерация акустических колебаний при истечении импактного закрученного потока // Тезисы докладов и сообщений. XV Минский международный форум по тепло- и массообмену, 23-26 мая 2016 г., Т.1., С. 187 - 190.

78. Митрофанова О.В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерно-энергетических установок. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2010. 288 с.

79. Вукалович М. П., Новиков И. И. Термодинамика. Учебное пособие для вузов. М., «Машиностроение», 1972, 672 с.

80. http://thexfiles.ru/space.html

81. https://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/MembraneQrcle/Circle.html

82. Лепендин Л.Ф. Акустика. М. Высшая школа, 1978. 448 с.

83. Поздеева И.Г., Митрофанова О.В. К оценке энергетического баланса при переходе гидромеханической системы к режиму резонансной неустойчивости // Тепловые процессы в технике. 2017. № 6. С. 247-251.

84. Митрофанова О.В., Поздеева И.Г. Энергетический баланс при генерации акустических колебаний в импактном закрученном течении // Материалы международной конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность» М: Издательство Московского университета, 2014, С. 170-172

85. В. Н. Скоков, А. В. Решетников, В. П. Коверда, Самоорганизация критических флуктуаций и 1/1-спектры в кризисных режимах кипения, ТВТ, 38:5 (2000), 786-791

86. В. П. Коверда, А. В. Решетников, В. Н. Скоков, А.В. Виноградов 1/1-спектр при акустической кавитации, Письма ЖТФ, 2004, т. 30, вып. 22, 31-36.

87. Скоков В.Н., Коверда В.П., Решетников А.В. Самоорганизованная критичность и - флуктуации при неравновесных фазовых переходах. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2001, 119, N3, а 613-620

88. Карлов Н.В., Кириченко Н.А. Колебания, волны, структуры М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, 496 с.

89. Mitrofanova O.V., Pozdeeva I.G. Investigation of the acoustic oscillation self-adjustment mechanism in impinging swirling flows // Fluid Dynamics, September 2015, Volume 50, Issue 5, P. 646-654

90. Pozdeeva I G and Mitrofanova O V Acoustic relaxation of the hydro-mechanical system under critical expiration of swirl flow // Journal of Physics: Conference Series, Volume 980, 2017, conference 1 https://doi.org/10.1088/1742-6596/980/1/012044

91. Olga Mitrofanova and Irina Pozdeeva Studying the thermal effect in a swirled acoustic flow // MATEC Web of Conferences 115, 09002 (2017) https://doi.org/10.1051/matecconf/201711509002

отзыв

научного руководителя, доктора технических наук Митрофановой О.В. на диссертационную работу Поздеевой Ирины Геннадьевны, выполненную на тему: «Исследование гидродинамики и механизмов генерации акустических колебаний в сложных вихревых течениях», представленную в диссертационный совет Д 212.141.08 на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

В 2009 году Поздеева И.Г. окончилас отличием Московский инженерно-физический институт (государственный университет) по специальности «Ядерные реакторы и энергетические установки».С 2009 по 2012 году проходила обучение в аспирантуре Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» по специальности «Теплофизика и теоретическая теплотехника». С 2012 года Поздеева И.Г. работает в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» в должности ассистента, совмещая научно-исследовательскую работу с преподавательской деятельностью. В 2014 году И.Г. Поздеева стала одним из победителей конкурса «Гранты Молодым преподавателям НИЯУ МИФИ».

За время работы над диссертацией по полученным результатам научных исследований И.Г. Поздеевой опубликовано 29 работ в научных журналах и сборниках трудов Международных и Российских конференций, совещаний и семинаров, включая 5 статей, входящих в базу данных Web of Science и Scopus, и 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Зная И.Г. Поздееву еще как студентку кафедры Теплофизики МИФИ с 2006 года по ее отношению к учебе, а затем по совместной научно-исследовательской и преподавательской работе, могу охарактеризовать ее как вдумчивого, квалифицированного, творческого и инициативного молодого

ученого. Важными качествами Ирины Геннадьевны являются также добросовестность и обязательность в выполнении взятых на себя обязательств.

Все это позволило И.Г. Поздеевой выполнить большой объем экспериментальных и расчетно-аналитических исследований, результаты которых составили содержание диссертации. Так, эксперименты по выявлению взаимосвязи акустических колебаний с вихревой структурой потока, а также знание и использование современных компьютерных средств, дали возможность обосновать метод детектирования крупномасштабных вихреобразований по амплитудно-частотным характеристикам звуковых колебаний, возникающих в текущих средах.

Были выявлены топологические особенности импактного закрученного течения и установлена связь между генерацией звуковых колебаний и геометрическими и режимными параметрами гидромеханической системы. И.Г. Поздеевой были проведены систематические измерения полей давления и амплитудно-частотных характеристик акустических колебаний, генерируемых импактными закрученными течениями, получены экспериментальные данные, подтверждающие эффект ограничения расхода при критическом истечении закрученного потока. При обработке экспериментальных результатов был использован наглядный графический анализ с построением фигур Лиссажу, на основе которого были выявлены условия перехода гидромеханической системы к резонансному режиму, сопровождающемуся появлением низкочастотных составляющих спектра акустических колебаний.

В целом, диссертационная работа Поздеевой И.Г. является законченным научным трудом, содержащим оригинальные результаты и подтверждающим высокую квалификацию автора. В плане практического применения полученные результаты особенно актуальны для транспортной ядерной энергетики, так как служат основой для разработки метода он-лайн диагностики состояния потоков теплоносителей и рабочих сред реакторных установок ледокольного флота.

Выполненная И.Г. Поздеевой диссертационная работа соответствует требованиям, предъявляемым ВАК РФ к диссертациям на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехника, а сама И.Г. Поздеева заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук.

Научный руководитель

д.т.н., профессор НИЯУ МИФИ;

115409 г. Москва, Каширское ш., д.31

e-mail: [e-mail]

O.B. Митрофанова