RU186044U1

RU186044U1 - DAMPING SURFACE

Info

Publication number: RU186044U1
Application number: RU2018131418U
Authority: RU
Inventors: Владислав Николаевич Ковальногов; Руслан Владимирович Федоров; Лариса Валерьевна Хахалева; Андрей Валентинович Чукалин
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Полезная модель относиться к области гидрогазодинамики и может быть использована для управления пограничным слоем, преимущественно в газообразных средах. Демпфирующая поверхность содержит перфорационные отверстия на внутренней стенке, предназначенные для взаимодействия полусферических демпфирующих полостей с турбулентным потоком, полусферических выступов, выполненных на внешней стенке, дополнительно турбулизирующих поток, увеличивая теплообмен в пограничном слое на внешней стенке. Технический результат - увеличение эффективности по снижению сопротивления турбулентного трения и теплообмена на внутренней стенке, а также генерация турбулентности на внешней стенке для увеличения теплообмена.The utility model belongs to the field of gas dynamics and can be used to control the boundary layer, mainly in gaseous media. The damping surface contains perforations on the inner wall, designed for the interaction of hemispherical damping cavities with a turbulent flow, hemispherical protrusions made on the outer wall, additionally turbulent flow, increasing heat transfer in the boundary layer on the outer wall. The technical result is an increase in efficiency to reduce the resistance of turbulent friction and heat transfer on the inner wall, as well as the generation of turbulence on the outer wall to increase heat transfer.

Description

Полезная модель относится к области гидрогазодинамики и может быть использована для управления пограничным слоем, преимущественно в газообразных средах.The utility model relates to the field of gas dynamics and can be used to control the boundary layer, mainly in gaseous media.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является поверхность, обтекаемая турбулентным газовым потоком, состоящая из поверхности на которой со стороны обтекающего потока содержаться демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций с перфорационными отверстиями со стороны потока, поверхность дополнительно снабжена демпфирующими полостями для гашения пульсаций с более низкой частотой, которые выполнены более крупного объема, сообщающихся с потоком посредством нескольких перфорационных отверстий и чередуются с более мелкими демпфирующими полостями (См. Патент РФ №2445519, опубл. 20.03.2012).The closest device of the same purpose to the claimed utility model in terms of features is a surface streamlined by a turbulent gas stream, consisting of a surface on which there are damping cavities for damping high-frequency pulsations with perforation holes on the flow side, the surface is additionally equipped with damping cavities for damping pulsations with a lower frequency, which are made of a larger volume, communicating with the flow through several perforations and alternate with smaller damping cavities (See RF Patent No. 2445519, publ. 03.20.2012).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства принятого за прототип, относится то, что цилиндрическая форма демпфирующих полостей имеет ряд недостатков, проявляющихся в необходимости утолщения стенки для расположения в ней полостей. Цилиндрические демпфирующие полости менее эффективно гасят турбулентные пульсации давления (и скорости) в связи с чем, возникает необходимость применения полостей разного объема, кроме того при использования цилиндрической полости в высокотемпературных потоках будут возникать дополнительные температурные напряжения металла, снижающие эксплуатационный ресурс. Так же из-за формы демпфирующих полостей нет возможности эффективного воздействия на пограничный слой с внешней стороны поверхности.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype include the fact that the cylindrical shape of the damping cavities has a number of disadvantages, which are manifested in the need to thicken the wall to locate the cavities in it. Cylindrical damping cavities less efficiently suppress turbulent pressure (and velocity) pulsations, which necessitates the use of cavities of different volumes; moreover, when a cylindrical cavity is used in high-temperature flows, additional temperature stresses of the metal will occur, which reduce the service life. Also, due to the shape of the damping cavities, it is not possible to effectively influence the boundary layer from the outside of the surface.

Сущность полезной модели заключается в применении полусферической формы полостей и образовании полусферических выступов на внешней стенке поверхности.The essence of the utility model is to use the hemispherical shape of the cavities and the formation of hemispherical protrusions on the outer surface wall.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является разработка демпфирующей поверхности.The technical problem that the utility model addresses is the development of a damping surface.

Технический результат - увеличение эффективности по снижению сопротивления турбулентного трения и теплообмена на внутренней стенке, а также генерация турбулентности на внешней стенке для увеличения теплообмена.The technical result is an increase in efficiency to reduce the resistance of turbulent friction and heat transfer on the inner wall, as well as the generation of turbulence on the outer wall to increase heat transfer.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что демпфирующая поверхность, обтекаемая турбулентным газовым потоком, содержит демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций с перфорационными отверстиями со стороны потока.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the damping surface streamlined by the turbulent gas flow contains damping cavities for damping high-frequency pulsations with perforations on the flow side.

Особенность заключается в том, что на внутренней стенке демпфирующей поверхности выполнены демпфирующие полости в виде полусферы с возможностью воздействия с потоком посредством двух перфорационных отверстий, а на внешней стенке выполнены полусферические выступы с возможностью дополнительно турбулизировать пограничный слой.The peculiarity lies in the fact that on the inner wall of the damping surface there are made damping cavities in the form of a hemisphere with the possibility of impact with the flow through two perforations, and on the outer wall there are hemispherical protrusions with the ability to additionally turbulent the boundary layer.

Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.

Демпфирующая поверхность содержит перфорационные отверстия 1, выполненные на внутренней стороне поверхности 2, полусферические демпфирующие полости 3 для гашения турбулентных пульсации в широком диапазоне частот, полусферические выступы 4, выполненные на внешней стенке 5.The damping surface contains perforation holes 1 made on the inner side of the surface 2, hemispherical damping cavities 3 for damping turbulent pulsations in a wide frequency range, hemispherical protrusions 4 made on the outer wall 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Высокотемпературный турбулентный поток движущийся со скорость w, через перфорационные отверстия 1 выполненные на внутренней стороне поверхности 2 взаимодействует с полусферическими демпфирующими полостями 3 для гашения турбулентных пульсаций в широком диапазоне частот, расположенных на поверхности в шахматном порядке. Турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи внутренней поверхности 2 будут приводить к перетеканию некоторой массы газа m в полусферическую демпфирующую полость 3 полость и обратно на поверхность. Из-за пружинящего эффекта полости, турбулентные пульсации на внутренней стороне поверхности 2 будут ослабевать, что приведет к снижению сопротивления трения и теплообмена на внутренней поверхности 2. Кроме того, особенностью является то, что на каждую полусферическую полость 3 для гашения турбулентных пульсации в широком диапазоне частот приходится два перфорационных отверстия. На внешней стенке 5 выполнены полусферические выступы 4, при обтекании которых поток дополнительно турбулизируется, что приведет к увеличению теплосъема с демпфирующей поверхности в случае применения ее в системах тепловой защиты.A high-temperature turbulent flow moving at a speed w through the perforations 1 made on the inner side of the surface 2 interacts with hemispherical damping cavities 3 to damp turbulent pulsations in a wide range of frequencies located on the surface in a checkerboard pattern. Turbulent pressure (and velocity) pulsations near the inner surface 2 will cause a certain mass of gas m to flow into the hemispherical damping cavity 3 cavity and back to the surface. Due to the spring effect of the cavity, the turbulent pulsations on the inner side of the surface 2 will weaken, which will lead to a decrease in the friction and heat transfer resistance on the inner surface 2. In addition, the feature is that for each hemispherical cavity 3 to damp turbulent pulsations in a wide range frequencies account for two perforations. Hemispherical protrusions 4 are made on the outer wall 5, during which flow is additionally turbulized, which will lead to an increase in heat removal from the damping surface if it is used in thermal protection systems.

Claims

A damping surface streamlined by a turbulent gas stream containing damping cavities for damping high-frequency pulsations with perforations on the flow side, characterized in that the damping cavities are made on the inner wall of the damping surface in the form of a hemisphere with the possibility of interaction with the flow through two perforations, and on the external hemispherical protrusions are made for the wall for additional turbulization of the boundary layer.