Лаборатория термогазодинамики

 

Заведующий лабораторией, проф. РАН, д.ф.-м.н. Терехов Владимир Викторович

Тематика лаборатории

• Пристенные течения в сложных условиях
• Тепломассообмен и динамические характеристики в двухфазных и газокапельных потоках
• Структура течения и теплообмен в высокотурбулентных и отрывных течениях

Основные публикации

• 2022
• Terekhov V.I.,  Dyachenko A.Yu., Smulsky Ya.J., Bogatko T.V.,Yarygina N.I. Heat Transfer in Subsonic Separated Flows // Springer Nature Switzerland AG. – 2022.
• Pakhomov М.А., Terekhov V.I.  Droplet Evaporation in a Gas-Droplet Mist Dilute Turbulent Flow behind a Backward-Facing Step // Chapter of Monograph: Gas-Liquid Two-Phase Flow in the Pipe or Channel. Eds.: Maksim Pakhomov, Pavel Lobanov. MDPI Ed., – 2022 – P. 21-36.
• Lemanov V.V., Pakhomov M.A., Terekhov V.I., Travnicek Z. Non-stationary flow and heat transfer in a synthetic confined jet impingement // Int. J. Thermal Sci. – 2022. – V. 179. – No. 107607.
• Pakhomov M.A., Terekhov V.I. Modeling of heat transfer in a two-phase mist flow in diverging and converging axisymmetric duct wit sudden expansion // Energies. – 2022. – V. 15. – No. 5861. 
• Pakhomov M.A. RANS simulation of the flow structure and heat transfer in a horizontal bubbly flow in a sudden duct expansion // J. Eng. Thermophys. – 2022. – V. 31 (3). – P. 429–440.
• Terekhov V.I., Dyachenko A.Yu., Smulsky Ya.J. Sunden B. Intensification of heat transfer behind the backward-facing step using tabs // Thermal Science and Engineering Progress. – 2022. – V. 35. – No. 101475.
• Горбачев М.В., Макаров М.С., Сюзаев А.И., Терехов В.И. Экспериментальное исследование скорости капиллярного подъема водоспиртовых смесей на модифицированных поверхностях // Теплофизика и аэромеханика. – 2022. – Т. 29. – № 5. – С. 807-813.
• Терехов В.И., Терехов В.В., Чохар И.А., Н. Ян Лун. Экспериментальное исследование структуры течения в одиночной траншейной лунке // Теплофизика и аэромеханика. – 2022. – Т. 29. – № 6. – С. 935-947.
• Пахомов М.А., Филиппов М.В., Чохар И.А., Терехов В.И. Исследование тепловой эффективности пристенной газовой завесы при вдуве через отверстия в поперечной траншее // Теплофизика и аэромеханика, – 2022. – Т. 29 – № 6. – С. 883-893.
• Золотухин А.В., Чохар И.А., Терехов В.И. «Экспериментальное исследование турбулентной структуры течения в ячейке решетчатой матрицы // Теплофизика и аэромеханика. – 2022. – Т. 29. – № 6. – С. 1071-1078.
• Терехов В.И., Пахомов М.А. Тепломассоперенос и гидродинамика в газокапельных потоках: монография. – Новосибирск. – Изд-во НГТУ. – 2022. – 252 с. – (Монографии НГТУ). ISBN 978-5-7782-4806-9. 
• Горбачев М.В., Терехов В.И. Сравнительный анализ схем тепломассообменных аппаратов косвенно-испарительного охлаждения воздуха // Доклады АН Высшей школы РФ, 4(57). – 2022. – С. 18-28, doi: 10.17212/1727-2769-2022-14-18-28.
• 2021
• Chokhar I.A., Dyachenko A.Yu., Pakhomov M.A., Philippov M.V., Terekhov V.I. Experimental study of the effect of a transverse trench depth on film cooling effectiveness // Case Studies Thermal Eng. – 2021. – V. 25. – No. 100934. 
• Pakhomov M.A., Terekhov V.I. Droplet evaporation in a gas-droplet mist dilute turbulent flow behind a backward-facing step // Water. – 2021. – V. 13. – No. 2333. 
• Pakhomov M.A., Zhapbasbayev U.K. RANS modeling of turbulent flow and heat transfer of non-Newtonian viscoplastic fluid in a pipe // Case Studies Thermal Eng. – 2021. – V. 28. – No. 101455.
• Terekhov V.I. Heat transfer in highly turbulent separated flows: a review // Energies. – 2021. – V. 14(4). – No. 1005. 
• Starinskaya E.M., Miskiv N.B., Nazarov A.D., Terekhov V.V., Terekhov V.I., Rybdylova O., Sazhin S.S. Evaporation of water/ethanol droplets in an air flow: experimental study and modelling // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 2021. – V. 177. – No.121502.
• Пахомов М.А., Терехов В.В., Филиппов М.В., Чохар И.А., Шаров К.А., Терехов В.И. Структура течения в пристенной газовой завесе при ее вдуве через круглые отверстия, расположенные в поперечной траншее // Теплофизика и аэромеханика. – 2021. – Т. 28. – № 3. – С. 331-341. 
• Ocheredko A.I., Pakhomov M.A., Terekhov V.V., Terekhov V.I. Numerical modeling of the flow patterns and heat transfer of a counter-flowing wall jet // J. Eng. Thermophys. – 2021. – V. 30. – N. 2. – P. 225-234.
• Барсуков А.В., Терехов В.В., Терехов В.И. Влияние пассивного возмущения на структуру течения и теплообмен в отрывной области за обратной ступенькой // ТВТ. – 2021. – Т. 59. – № 1. – С. 126-132.
• Viktor Terekhov, Aleksey Dyachenko & Yaroslav Smulsky (2021) The Effect of Longitudinal Pressure Gradient on Heat Transfer in a Separated Flow Behind a Sudden Expansion of the Channel, Heat Transfer Engineering. – 2021, 42:16, – Р. 1404-1416, DOI: 10.1080/01457632. 2020. 1794634
• Терехов В.И., Шишкин Н.Е. Влияние поверхностно-активного вещества на интенсивность испарения подвешенных капель воды// Коллоидный журнал. – 2021. – T. 83. – № 1. – С. 107-113.
• Пахомов М.А., Терехов В.И.  Структура отрывного газокапельного течения и теплоперенос в осесимметричном конфузоре  // Инженерно-физический журнал. – 2021. – Т. 94. – №6. – С. 1507. DOI 10.1007/s10891-021-02427-1
• 2020
• Lobanov P.D., Pakhomov M.A., Terekhov V.I. Experimental and numerical study of the flow and heat transfer in a bubbly turbulent flow in a pipe with sudden expansion / Numerical Simulation of Convective-Radiative Heat Transfer. MDPI, Basel. – 2020. – P. 121-138.
• Pakhomov M.A., Terekhov V.I. The effect of droplets thermophysical properties on turbulent heat transfer in a swirling separated mist flow // Int. J. Thermal Sci. – 2020. – V. 149. – No. 106180. 
• Pakhomov M.A., Terekhov V.I. Numerical analysis of swirling turbulent droplet-laden flow and heat transfer in a sudden pipe expansion // Int. J. Heat Fluid Flow. – 2020. – V. 85. – No. 108681.
• Shishkin N., Terekhov V. The effect of liquid phase temperature and concentration on gas - droplet cooling efficiency // International Journal of Heat and Mass transfer. – 2020. – V. 153. – No. 119639. 
• Terekhov V., Karpov P., Nazarov A., Serov A. Unsteady heat transfer at impinging of a single spray pulse with various durations // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2020. – V. 158. – No.120057. 
• Terekhov V., Gorbachev M., Khafaji H. Heat and mass transfer during ethanol evaporation on the walls of a flat channel at forced convection of humid air // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2020. – V. 156. – No. 119821.
• Pakhomov М.А. and Terekhov V. I. RANS Simulation of the Effect of Pulse Form on Fluid Flow and Convective Heat Transfer in an Intermittent Round Jet Impingement// Energies. – 2020. – V. 13. – No. 4025.
• Леманов В.В., Лукашов В.В., Шаров К.А. Переход к турбулентности через перемежаемость в инертных и реагирующих струях // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. – 2020. – №6.  – С. 50-59.
• Ребров А.К., Емельянов А.А., Плотников М.Ю., Тимошенко Н.И., Терехов В.В., Юдин И.Б., Влияние расхода смеси газов на процесс синтеза алмазов из высокоскоростного потока сверхвысокочастотной плазмы // Прикладная механика и техническая физика. – 2020. – Т. 61. – № 5, – С. 158-167.
• Бочкарева Е.М., Миськив Н.Б., Лукашов В.В. Особенности конвективной сублимации в газовых смесях // Теплофизика и аэромеханика. – 2020. – Т. 27. – №6. – С. 883-890.
• Жданов В.Л., Кухарчук И.Г., Терехов В.И. Поле скорости за пластиной, установленной во внутренней области турбулентного пограничного слоя // ИФЖ. – 2020. – Т. 93. – № 5. – С. 1278-1284. 
• Пахомов М.А., Терехов В.И. Структура газокапельного течения и теплоперенос при внезапном расширении осесимметричного диффузора // ПМТФ. – 2020. –  Т.61. – № 5. – С. 122-133.
• 2019
• Pakhomov M.A., Terekhov V.I. Effect of evaporating droplets on flow structure and heat transfer in an axisymmetrical separated turbulent flow // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 2019. – V. 140. – P. 767-776.
• Serov A.F., Nazarov A.D., Mamonov V.N., Terekhov V.I. Experimental investigation of energy dissipation in the multi-cylinder Couette-Taylor system with independently rotating cylinders // Applied Energy, – 2019. – V. 251. – Article 113362.
• Lobanov P., Pakhomov M., Terekhov V. Experimental and numerical study of the flow and heat transfer in a bubbly turbulent flow in a pipe with sudden expansion // Energies. – 2019. – V. 12(14). – No. 2735.
• Дьяченко А.Ю., Жданов В.Л., Смульский Я.И., Терехов В.И. Экспериментальное исследование теплообмена в отрывной области за обратным уступом при наличии табов // Теплофизика и Аэромеханика. – 2019. – Т. 26. – № 4. – С. 549-560.
• Дубнищев Ю.Н., Арбузов В.А., Лукашов В.В., Шаров К.А., Леманов В.В. Исследование струйного горения водорода с помощью гильберт-диагностики // Автометрия. – 2019. – Т. 55. – №1. – С. 21-25.
• Терехов В.И., Шишкин Н.Е. Особенности процесса парообразования вблизи стенки, охлаждаемой газокапельной завесой // Теплофизика и Аэромеханика. – 2019. – Т. 26. – №1. – С. 115-123.
• В.Н. Мамонов, Н.Б. Миськив, А.Д. Назаров, А.Ф. Серов, В.И. Терехов Генерация тепла в мультицилиндровой системе Куэтта-Тэйлора// Теплофизика и Аэромеханика. – 2019. – Т. 26. – №5, – С. 729-739. DOI: 10.1134/S0869864319050068.
• Жданов В.Л., Иванов Д.А., Смульский Я.И., Терехов В.И. Турбулентные характеристики развитого пограничного слоя в канале // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2019. – Т. 63. – № 5. – С. 627-632
• Pakhomov M.A. and erekhov V.I. Modeling of Flow Structure, Bubble Distribution, and Heat Transfer in Polydispersed Turbulent Bubbly Flow Using the Method of Delta Function Approximation // J. of Engineering Thermophysics. – 2019. – V. 28. – No. 4. – Р. 453-471.

Основные результаты:

• Установлено сильное влияние динамической и тепловой предыстории течения на структуру отрывного потока и пристенный тепломассоперенос. Увеличение толщины турбулентного пограничного слоя перед отрывом от ударного до стабилизированного может приводить к существенному росту масштаба зоны рециркулящии и снижению теплоотдачи. Это коренным образом отличается от механизма влияния предыстории в пограничных слоях без отрыва потока, где ее влияние быстро вырождается из-за интенсивного смешения вблизи стенки.
• Численные исследования интенсификации турбулентного теплообмена одиночными двумерными преградами различной формы показали, что наиболее высокий уровень теплогидравлической эффективности имеют цилиндрические впадины, а наименьший – одиночные ребра. Иные формы – квадратные и прямоугольные призмы, полуцилиндры и другие – занимают промежуточные значения. Полученные данные могут быть использованы в оптимизационном дизайне поверхностей с интенсифицированным теплообменом.
• Впервые выполнено комплексное экспериментальное и численное исследование газокапельной пристенной завесы на адиабатической поверхности. Показано значительное увеличение теплозащитных свойств при использовании двухфазной пристенной струи (до 2,5 раз по сравнению с однофазным режимом). Увеличение температуры основного потока приводит к уменьшению эффективности завесы (до 30-40 %). Важную роль при этом играют процессы осаждения на стенку частиц жидкости из пристенных газокапельных струй в вертикальной трубе. Установлено, что для области инерционного осаждения, в пристенной струе поперечный поток массы, в отличие от данных по стабилизированному течению в трубах, снижается с ростом времени релаксации частиц и зависит от концентрации жидкой фазы.
• Впервые проведено комплексное изучение структуры течения и теплоотдачи при струйном охлаждении преграды в виде сферической каверны в широком диапазоне чисел Рейнольдса и расстояний между соплом и преградой. Установлено, что регулируя отношение диаметров сопла и углубления можно как уменьшить, так и увеличить величину локальных значений плотности теплового потока. Полученные результаты позволяют объяснить механизм повышения ресурса работы плазменных генераторов при использовании электродов со сферическими углублениями и послужат основой для создания инженерных методов расчета высокоэффективных систем конвективного охлаждения энергооборудования.
• Численное исследование структуры турбулентного течения и тепломассопереноса в газокапельном отрывном течении за внезапным расширением трубы показано существенное влияние частиц на структуру потока и его турбулентность. Обнаружен эффект накопления дисперсной фазы в рециркуляционной области и немонотонный характер поведения теплообмена в зависимости от числа Стокса дисперсной фазы.
• Цикл численных исследований течения и теплообмена пульсирующих газокапельных импактных струй показал широкий предел изменения интенсивности теплоотдачи в зависимости от параметров двухфазной струи (частоты импульсов, их формы и длительности, а также размеров капель и числа Рейнольдса), включая режимы подавления и интенсификации теплообмена по сравнению с истечением стационарной струи.
• Экспериментальные исследования скорости испарения капель показали, что присутствие наночастиц (концентрация K ~ 0,1 %) в базовой жидкости (вода) практически не сказывается на закономерностях тепло - и массопереноса. Добавка же поверхностного активного вещества к дистиллированной воде приводит к существенному снижению скорости испарения.
• Показано, число Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода в круглых и плоских затопленных дозвуковых струях воздуха в диапазоне чисел Рейнольдса 100-6000 может достигать значений на два-три порядка превышающих принятые в литературе. Для определения зоны ламинарно-турбулентного перехода использовано число Рейнольдса, рассчитанное по параметрам в начальном сечении струи и линейному размеру – координате перехода. Этот критерий заметно отличается для плоских и круглых затопленных струй и он постоянен во всем диапазоне чисел Рейнольдса струи.
• Исследован механизм управление процессами тепломассопереноса при интерференции двух разномасштабных отрывных течений. Продемонстрировано существенное влияние вихревой пелены с повышенной турбулентностью, рождаемой маломасштабной преградой, на вихреобразование и теплообмен в отрывной области за уступом или в каверне, которая при попадании в область основного вихря изменяет его характеристики и сокращает область рециркуляции. Показано, что коэффициент давления в области отрыва снижается, а максимальное значение коэффициента теплоотдачи возрастает по сравнению со случаем отсутствия вихревого мини - генератора.
• Экспериментально изучены особенности течения и теплообмена кольцевой импактной струи. Развитие в осевой области кольцевых струй интенсивных турбулентных пульсаций приводят к росту теплообмена между струей и преградой. Отмечена высокая теплоотдача при небольшом расстоянии от сопла до преграды S/d0 = 2, что не типично для круглых струй. Как показывает анализ, это вызвано интенсивными пульсациями, которые развиваются во внутреннем тороидальном слое смешения уже при таком расстоянии.
• Изучены пределы изменения трения и теплообмена в турбулентных отрывных потоках за обратным уступом на проницаемой стенке при наличии вдува или отсоса. Как и в классическом пограничном слое на проницаемой поверхности трение и теплоотдача снижаются при вдуве и возрастают при отсосе. При этом размер отрывной области, напротив, увеличивается с ростом параметра вдува и сокращается при отсосе. Важным для инженерной практики является вывод о возможности использования для оценок максимального или среднего теплообмена соотношений асимптотической теории пограничного слоя.

Прикладные разработки

• Разработан многофункциональный пневматический малогабаритный эжектор с радиальным выпуском сжатого воздуха и использующий эффект Коанда с коэффициентом эжекции К > 40 и дальнобойностью выхлопной струи ~15 - 20 м. Для эффективного пылеподавления и орошения стенок забоя используется распыл мелкодисперсного водного аэрозоля с расходом 80 г/с. Длина эжектора 675 мм, диаметр горловины 50 мм, масса 4,5 кг, производительность 22 м3/мин, расход сжатого воздуха 0.5 м3/мин, давление на входе до 0.6 МПа. Эжектор предназначен для проветривания тупиковых выработок длинной 25-30 м при проходке взрывным методом, для предотвращения местных и слоевых скоплений метана, а также для вынужденного проветривания при загромождении штреков транспортными средствами. Имеются заявки – заказы на поставку 250 изделий горно-рудных и угольных шахт Сибирского региона- рудников Горной Шории и Хакасии, шахт ОАО «Южкузбассуголь», «Прокопьевскуголь» и др. (заявка ОАО «ЕВРАЗ» от 02.04.2009 г.). Разработаны рабочие чертежы на ЭПДМ, изготовлены опытные образцы, которые прошли эксплуатационно – промышленных испытаний на шахте Таштагольская под надзором Госинспекции Ростехнадзора РФ, по результатам которых получено положительное заключение и дано разрешение на сертификацию. В настоящее время ЭПДМ находится в стадии экспертизы ТУ и регистрации каталожного листа.
• Проведен цикл натурных исследований внешней аэродинамики и теплоотдачи дымовых труб крупных тепловых станций различных регионов Сибири. Установлены основные причины формирования дефектов в несущем стволе трубы за счет инфильтрации горячих и агрессивных продуктов сгорания сквозь стенки несущих конструкций. Натурные исследования теплоотдачи, проведенные на трубе ТЭС-5 Новосибэнерго по образующей трубы в режиме транскритического обтекания (Re = 1Е7) показали существенное отличие от классических результатов поперечного обтекания цилиндра. На основе обобщения экспериментального материала по исследованию характера обтекания круглого цилиндра в потоке воздуха и конвективного теплообмена разработаны методики тепло-аэродинамического расчета и термографии дымовых труб, учитывающие ветровое воздействие. Описаны отдельные климатологические аспекты длительных условий эксплуатации дымовых труб ТЭС. Результаты исследований внедрены в ООО «РЭТ» в виде методики обследования и обработки результатов тепловизионных съемок труб тепловых станций.
• Разработан теплогенератор на основе многоцилиндровой системы Тейлора-Куэтта для прямой конверсии механической энергии в теплоту при низких скоростях вращения и высокой удельной мощности. На конструкцию и состав установки получен патент, макетный образец установки был испытан в натурных условиях, разработаны основы для проектирования ТГ на заданные параметры.
• Созданы теоретические основы инженерных расчетов характеристик тепломассообменных аппаратов косвенно-испарительного типа. Показаны преимущества подобных устройств при использовании их в системах кондиционирования воздуха при вариации условий окружающей среды применительно к различным климатическим условиям: сухому и жаркому, условиям типичным для средней полосы России, а также к влажным субтропикам. Подобраны оптимальные режимы работы испарительных охладителей для этих условий.
• Проведен комплекс экспериментальных исследований аэродинамики и теплообмена моделей зданий и сооружений различной формы. Изучены процессы интерференции отрывных потоков моделей, расположенных в тандеме. Показаны особенности формирования потоков, динамических нагрузок и теплоотдачи в зависимости от расположения зданий в квартальной застройке. Даны практические рекомендации для снижения ветровых нагрузок и теплопотерь при архитектурных проработках новых микрорайонов.

СЕМИНАРЫ "Термогазодинамика и турбулентность"

• 22 февраля 2023 г.  Тема семинара: «Фазоизменяемые материалы и их использование для регулирования нестационарных тепловых процессов». Докладчик: Низовцев Михаил Иванович, доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории термогазодинамики Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.
• 3 февраля 2023 г. Онлайн-семинар по представлению материалов диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук по специальности 1.1.9. – «Механика жидкости, газа и плазмы». Тема семинара: "Численное моделирование обтекания тел сверхзвуковыми потоками с твердыми частицами". Докладчик: Способин Андрей Витальевич (Национальный исследовательский университет МАИ, г. Москва). Доклад посвящён численному моделированию обтекания затупленного тела сверхзвуковым потоком газа с твёрдыми частицами. В первой части доклада представлена модель двухфазного ударного слоя, которая учитывает столкновения между частицами, вращение частиц, обратное влияние частиц на несущий газ. Рассматривается роль различных факторов с точки зрения воздействия потока на обтекаемую поверхность. Вторая часть работы посвящена численному моделированию наблюдаемого в стендовых экспериментах изменения течения в ударном слое под влиянием одиночных крупных частиц. Подробнее с диссертацией и авторефератом на неё можно ознакомиться на сайте МАИ https://mai.ru/events/defence/doctor/index.php?ELEMENT_ID=169645.
• 20 января 2023 г. Тема семинара: "Обзор задач и экспериментальных методов в области аэродинамики и теплообмена пульсирующих течений". Докладчик: Назаров Никита Андреевич инженер лаборатории термогазодинамики Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.
• 13 января 2023 г. Тема семинара: "Уравнения динамики гетерогенной среды с использованием "микроскопического" подхода. Волновые уравнения для жидкости с пузырьками. Резонансные солитоны." Докладчик: Огородников Игорь Александрович к.ф.-м.н., м.н.с. лаборатории термогазодинамики Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.

Список сотрудников

Герасимов Александр Сергеевич

Инженер

Щербаков Глеб Евгеньевич

Инженер

Бабкин Сергей Александрович

Слесарь механо-сборочных работ

Отмахов Олег Юрьевич

Инженер

Назаров Никита Андреевич

Инженер

Ян Лун Никита

Инженер

Филиппов Михаил Витальевич

Инженер-исследователь

Тарарин Владимир Николаевич

Ведущий инженер

Огородников Игорь Александрович

Младший научный сотрудник

Шишкин Николай Енинархович

Старший научный сотрудник

Терехов Владимир Викторович

Заведующий лабораторией, профессор РАН

Терехов Виктор Иванович

Главный научный сотрудник, профессор

Старинская Елена Михайловна

Научный сотрудник

Смульский Ярослав Иосифович

Ведущий инженер

Дьяченко Алексей Юрьевич

Старший научный сотрудник

Воронец Виталий Иванович

Слесарь механосборочных работ 6 р. ВК

Богатко Татьяна Викторовна

Старший научный сотрудник

Барсуков Андрей Владимирович

Инженер-исследователь

Кириллов Константин Михайлович

Ведущий электроник

Серов Анатолий Фёдорович

Главный научный сотрудник

Мамонов Валерий Николаевич

Научный сотрудник

Назаров Александр Дмитриевич

Ведущий научный сотрудник

Стерлягов Алексей Николаевич

Старший научный сотрудник

Карпов Павел Николаевич

Младший научный сотрудник

Олейникова Лидия Ивановна

Инженер 1 категории

Пахомов Максим Александрович

Главный научный сотрудник, профессор РАН

Низовцев Михаил Иванович

Главный научный сотрудник

Летушко Владимир Николаевич

Ведущий инженер

Баранов Илья Николаевич

Лаборант

Чохар Игорь Александрович

Ведущий инженер

Золотухин Алексей Владимирович

Инженер-исследователь

Аверина Ирина Валерьевна

Ведущий инженер

Миськив Николай Богданович

Младший научный сотрудник