Существенное ухудшение теплоотдачи в осесимметричных проточных каналах при имитации пускового режима газотурбинного двигателя

В статье приводятся результаты экспериментального исследования теплоотдачи и трения в цилиндрической трубе, имитирующей камеру сгорания газотурбинного двигателя. Эксперименты проведены на газодинамическом стенде, который представляет собой аэродинамический контур разомкнутого типа. В качестве генератора теплоты использован плазмотрон, изготовленный по однокамерной схеме. Имитация пускового режима проводилась включением плазмотрона, который позволяет за короткий промежуток времени получить высокие степени нагрева газового потока до величины энтальпийного фактора 0,25. Резкое увеличение температуры потока до 12000 К/с сопровождается соответствующим изменением величин плотности и вязкости рабочего тела и в итоге увеличением его скорости до 700 м/с2. Производные температуры и скорости потока по времени определяют присутствие эффектов тепловой и гидродинамической нестационарности в условиях существенной неизотермичности. В рассматриваемой термогазодинамической обстановке таким образом формируются условия, при которых снижается интенсивность переноса тепла. Детальный анализ экспериментальных данных позволила определить порог, за пределами которого начинает снижаться эффективность теплоотдачи. Этому способствует динамика процесса нарастания температуры потока, начиная с порога 3000 K/c и более. The article presents the results of an experimental study of heat dissipation and friction in a cylindrical pipe simulating the combustion chamber of a gas turbine engine. The experiments were carried out on a gas-dynamic stand, which is an open-type aerodynamic circuit. Plasmatron made according to single-chamber scheme is used as heat generator. Simulation of the starting mode was carried out by turning on the plasmatron, which allows for a short period of time to obtain high degrees of heating of the gas stream to an enthalpy factor of 0.25. A sharp increase in the flow temperature to 12,000 K/s is accompanied by a corresponding change in the density and viscosity of the working fluid and, as a result, an increase in its speed to 700 m/s2. The time derivatives of temperature and flow rates determine the presence of thermal and hydrodynamic unsteadiness effects under conditions of substantial non-isothermality. In the considered thermogasdynamic situation, conditions are thus formed under which the intensity of heat transfer decreases. The processing of experimental data made it possible to determine the threshold beyond which the efficiency of heat dissipation begins to decrease. This process is facilitated by the dynamics of the process of increasing the temperature of the stream, starting from a threshold of 3000 K/s or more.