Научный архив: статьи

Целью исследования является оптимизация с помощью математического моделирования геометрии входного сопла в трубе Леонтьева для повышения эффективности газодинамической стратификации в условиях отсутствия внешнего теплообмена. В отличие от существующих подходов, в которых преимущественно рассматриваются сопла Лаваля для ракетных и холодногазовых систем, в данном исследовании впервые анализируются колоколообразные и кольцевые конфигурации сопел в связке с процессом энергоразделения в трубе Леонтьева. Численное моделирование выполнено в программном комплексе ANSYS Fluent с использованием уравнений Навье-Стокса и турбулентной модели Shear Stress Transport. Результаты показывают, что колоколообразное сопло обеспечивает более стабильный сверхзвуковой поток и снижает псевдошоковые потери, а кольцевое сопло, напротив, формирует высокую интенсивность локального перераспределения энергии, сопровождающуюся ростом турбулентных потерь. Полученные результаты подчеркивают важность выбора оптимальной конфигурации сопла для достижения максимальной эффективности работы теплообменных устройств. В заключение сделан вывод о предпочтительности использования колоколообразных сопел в системах, требующих стабильного перераспределения энергии, а также обозначены возможные направления дальнейших исследований. Данные результаты могут быть применены при проектировании систем теплообмена для газотранспортных и энергетических установок.