Розглянуто новий підхід до моделювання процесу адіабатного закипання рідини під час її стаціонарного або нестаціонарного витікання через циліндричні труби та насадки. Виявлено, що інтенсивне формування парової фази в таких потоках зумовлює різке збільшення прискорення руху двофазної суміші з наближенням до вихідного перерізу каналу. У випадку витікання закипаючих емульсій високі величини прискорення потоку можуть спричинити подрібнювання краплин диспергованої рідини.

Розглянуто математичну модель, що описує одномірний рух стисливої рідини у каналах змінного перерізу, а також особливості поширення акустичного збурення в таких каналах. Досліджено процес поширення та трансформації імпульсу тиску в каналах з раптовою зміною площі перерізу і в каналах із сопловими вставками.

Изложены основные положения и теоретические предпосылки концепции дискретно-импульсного ввода энергии (ДИВЭ) - принципиально нового подхода к интенсификации тепломассообменных и гидромеханических процессов в жидких гетерогенных средах и к созданию высокоэффективных энергосберегающих технологий. Данный подход базируется на целенаправленном использовании динамических и энергетических эффектов в интенсивно развивающихся парожидкостных системах пузырьковой структуры. Представлены универсальные математические модели, которые с единых термодинамических позиций адекватно описывают динамику единичных пузырьков и пузырьковых ансамблей в явлениях взрывного кипения, кавитации и истечения вскипающих потоков. Проведено сравнительное изучение результатов расчетов, выполненных в рамках моделей, с известными экспериментальными данными, получен большой объем полезной информации и установлены новые, не известные раннее, закономерности поведения пузырьковых систем, что расширяет представления о природе и характере этих явлений.

Проведено чисельні дослідження гідродинамічних процесів і процесів тепломасообміну, які визначають поведінку одиничної бульбашки в явищах парової кавітації. Розглянуто вплив різних режимних параметрів на амплітудні величини динамічних характеристик. Встановлено, що існування екстремально потужних динамічних ефектів, що спостерігаються у цих явищах, зумовлено надзвичайно коротким часом перетворення енергії на стадії захлопування кавітаційної бульбашки, який вимірюється у масштабі наносекунд.

Проведено розрахункові дослідження динаміки парових бульбашок у явищах кавітації. Розглянуто умови виникнення термічної нестабільності поверхні сферичної бульбашки, що спричинює руйнування кавітаційних бульбашок. Слід очікувати, що бульбашка в процесі стиснення буде руйнуватися, якщо температура її поверхні перевищить критичну температуру. Порівняння теоретичних результатів з експериментальними даними дослідження поведінки бульбашок у явищах гідродинамічної, акустичної та парової кавітації підтверджує справедливість цієї гіпотези.

Запропоновано модифікацію інтегрального методу розв'язання нелінійних задач нестаціонарної теплопровідності, яка забезпечує коректний опис температурного поля в рідині поблизу тіла сферичної форми у випадках, коли тепловий потік через міжфазну поверхню періодично змінює свій напрямок. Застосування рівнянь модифікованого інтегрального методу для числового аналізу динаміки парових бульбашок, об'єм яких періодично змінюється, дає змогу одержати більш точну та вірогідну інформацію стосовно процесів тепло-масообміну в явищах кавітації.

На базі створеної раніше моделі динаміки одиничної бульбашки досліджено особливості процесів акустичної кавітації без застосування будь-яких припущень і без використання емпіричних параметрів. Теоретичні результати порівняно з відомими експериментальними даними вивчення кавітаційних ефектів, що виникають під дією ультразвуку. Пояснено природу деяких ефектів акустичної кавітації та встановлено нові важливі закономірності динаміки бульбашок в акустичних полях.

Проанализированы механизмы ДИВЭ, которые реализуются при работе роторно-пульсационных аппаратов. Показано, что механизмы взрывного вскипания и кавитации, а также механизм сдвиговых напряжений оказывают существенное влияние на эффективность этих устройств в процессах обработки гетерогенных смесей.

Рассмотрены особенности технологии термомеханической обработки биологически активных жидких продуктов с использованием конденсационно-испарительной схемы регенерации теплоты. На основании экспериментальных и теоретических исследований установлены оптимальные режимы работы промышленных аппаратов, которые используются в данной технологии, и предложены методы повышения их энергетической эффективности.

Разработана модель, которая описывает экструзионные процессы в предматричной зоне и в матрице шнекового экструдера. В модели рассмотрено стационарное течение вязкопластичного жидкого продукта как в кольцевом коническом канале предматричной зоны, так и в цилиндрическом канале матрицы. Полученные уравнения позволяют рассчитать изменение давления, температуры, вязкости и скорости потока, а также величины сдвиговых напряжений по длине канала.

The features of technology of milk and dairy products heat mechanical processing with the use of heat regeneration vaporization condensation scheme is considered. On the basis of experimental and theoretical investigations it has been found the optimum operation conditions for commercial apparatus in use and rational methods of their efficiency improvment were proposed.

Предложена математическая модель, которая описывает стационарные и нестационарные процессы испарения и конденсационного роста капель жидкости при их движении в газовой среде. Проанализированы особенности тепломассообмена и кинетики фазовых переходов при испарении и росте капли в воздухе и в среде перегретого пара.

Проведено аналитическое исследование кавитации в колесе центробежного насоса, работающего в кавитационном режиме. При заданных значениях напора и подачи рассчитаны изменения скорости и давления жидкости по длине насосной линии и внутри колеса насоса. Локальные области зарождения кавитации находятся вблизи входной кромки на всасывающей стороне лопасти. Для оценки интенсивности кавитационного воздействия используется модель динамики пузырькового ансамбля, которая в качестве базового уравнения включает зависимость давления от времени для потока жидкости в колесе. В результате расчета определены пиковые значения высокоамплитудных импульсов давления, излучаемых кластером в момент схлопывания.

Рассмотрено использование эффектов гидродинамической кавитации, возникающих в центробежных насосах, для разрушения бактериальных клеток с целью стерилизации молока. В эксперименте при разных температурах исследовалось влияние кавитации на инактивацию микрофлоры молока. Анализ эксперимента проводился с использованием математической модели, позволяющей количественно оценить уровень воздействия на клеточные структуры бактерий таких действенных механизмов кавитации, как ударные волны и сдвиговые напряжения, инициируемые в процессе развития кавитационного кластера. Установлено, что величина импульсов давления, необходимых для разрушения бактериальной клетки, зависит от радиуса и толщины клеточной стенки, а также от предела прочности структуры стенки на разрыв.

The outflow of superheated water in a gaseous medium through short channels has been considered within the framework of a previously reported model of the evolution of a growing vapor bubble ensemble. The most important features of the flashing flow model are account of both the pressure and temperature differences between the liquid and vapor phases. The model is shown to be capable of predicting accurately the mass flow characteristics without the need for any experimentally measured parameters.

Приведены некоторые факторы ухудшения эксплуатационных характеристик топлив, обусловленные растворенным в нем газом. Предложен способ локализации образования свободных газовых включений. Отмечено, что среди наиболее распространенных методов его достижения является топливоподготовка - принудительное газовое кипение под вакуумом. В качестве альтернативы рассмотрен простой технологический способ - замещение азота гелием, что снижает возможную несплошность топлива при работе ЖРД. Метод позволяет объединить ряд операций. Выработаны рекомендации по конструктивной схеме барботажных коллекторов установки топливоподготовки. Рассматриваемая технология позволит исключить вакуум-насосы, упростить систему заправки, а соответственно снизить и ее стоимость.

Исследование выполнено с целью выяснения условий инициирования кавитации в пульсационном диспергаторе, работающем в режиме кавитационного реактора. Представлена математическая модель, описывающая распространение импульсов разрежения и сжатия в потоке вязкой сжимаемой жидкости в трубе за задвижкой после внезапного перекрытия трубопровода.

Проведены экспериментальные исследования наддува бака с керосином и жидким азотом твердотопливными газогенераторами. Использовались топлива на основе нитрата аммония и азида натрия без оксида железа (расчетные температуры горения соответственно 1260 К и 750 К). Изучалась степень неравновесности химических процессов в продуктах сгорания топлив применительно к условиям баков ракет (изменение температуры в 5 - 9 раз за доли секунды). Исследования проводились на специальной установке. Топливный бак использовался из нержавеющей стали объемом 700 л, толщина стенки 10 мм. Последовательность операций традиционная - предпусковой наддув гелием, слив с основным наддувом, медленный слив остатка. Времена испытаний соответствовали работе I и II ступени носителя - 150 с, 1000 с. Измеряли перепад давления топлива на фильтре в расходной магистрали и температуру топлива в ней, температуру верхнего днища бака, газа возле него, температуры стенки бака. Результаты испытаний исключительно оптимистичные.

Для отработки процесса охлаждения газа, заправляемого в шаробаллоны ракеты-носителя, на стендовой базе ГП "КБ "Южное" создана экспериментальная установка. Выполнена проверка технологии охлаждения гелия в змеевиковом теплообменнике, погруженном в жидкий азот. По результатам испытаний выработаны рекомендации по практическому применению технологии охлаждения гели, заправляемого в шаробаллоны ракеты-носителя.

По результатам анализа известных методов и способов дозирования топлив, заправляемых в верхние ступени ракет-носителей, предложено альтернативное решение на базе массовых расходомеров и весоизмерительного устройства. Схемное построение метода дозирования, позволяет осуществить проверку метрологических характеристик расходомера на месте эксплуатации с использованием весоизмерительного устройства. Для оптимизации построения наземных комплексов предложено осуществлять заправку верхних ступеней в составе ракет-носителей на стартовой позиции без выполнения подобных работ на стационарных заправочных станциях.