Разработка новых критериальных уравнений расчета влияния электростатических полей на интенсификацию теплоотдачи к моторному авиационному маслу марки МС-20 в условиях его вынужденной конвекции
Опубликовано: 08.09.2025
Авторы: Львов М.В., Алтунин В.А., Алтунин К.В.
Опубликовано в выпуске: #9(165)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-9-2477
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Проведены экспериментальные исследования по влиянию поперечных электростатических полей на тепловые процессы в моторном авиационном масле марки МС-20 в условиях его вынужденной конвекции в кольцевом канале при различных плотностях теплового потока от рабочей нагреваемой металлической трубки, при разных давлении и скорости прокачки масла, различном расстоянии между рабочими соосными иглами и разном подаваемом высоковольтном электростатическом напряжении, что открыло возможность авторам статьи создать новые экспериментальные формулы расчета коэффициента теплоотдачи и провести их сравнение с формулами других авторов. Проверка работоспособности предложенного нового критерия подобия электрической конвекцииAl для углеводородных горючих выполнена при его использовании в расчетах теплоотдачи к моторному авиационному маслу марки МС-20. Применение данных формул и методик будет способствовать быстрому и качественному расчету, проектированию и созданию новых масляных систем двигателей летательных аппаратов повышенных характеристик.
EDN RMWPGX
Литература
[1] Болога М.К., Бабой Н.Ф. Влияние электрического поля на теплообмен при кипении органических жидкостей. Электронная обработка материалов, 1967, № 3, с. 30–40.
[2] Бабой Р.Ф., Болога М.К. Некоторые особенности процесса кипения в электрическом поле. Электронная обработка материалов, 1968, № 2, с. 57–70.
[3] Федоненко А.И., Жакин А.И. Экспериментальные исследования электроконвективного движения в трансформаторном масле. Магнитная гидродинамика, 1982, № 3, с. 74–78.
[4] Болога М.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен. Кишинев, Изд-во «Штиинца»,1977, 320 с.
[5] Апфельбаум М.С., Янтовский Е.И. О силе, действующей от игольчатого электрода на слабопроводящий жидкий диэлектрик, и вызываемых ею течениях. Магнитная гидродинамика, 1977, № 4, с. 73–80.
[6] Миролюбов Н.Н., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. Методы расчета электростатических полей. Москва, Высшая школа, 1963, 416 с.
[7] Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. Москва, Наука, 1979, 320 с.
[8] Остроумов Г.А. Электрическая конвекция. Инженерно-физический журнал, 1966, т. 10, № 5, с. 683–695.
[9] Петриченко Н.А. Некоторые гидродинамические особенности электрического ветра в электроизолирующих жидкостях. Электронная обработка материалов, 1973, № 4, с. 28–29.
[10] Семенов К.Н., Болога М.К., Видрашко В.К. Влияние электрического поля на конвективную теплоотдачу в неполярной жидкости. Электронная обработка материалов, 1966, № 2, с. 48–52.
[11] Koulova-Nenova D., Slavtchev S. Electrohydrodynamic stability of two dielectric liquid layers at unipolar injection. Electrostatics, 1991, no. 118, pp. 317–322. Inst. Phys. Conf. Ser. Bristol, IOP Publishing Ltd.
[12] Atten P., Lacroix J.C. Electrohydrodynamic stability of liquids subjected to unipolar injection: nonlinear phenomena. J. Electrostatics, 1978, no. 5, pp. 439–452.
[13] Кожевников, И.В., Болога, М.К. Влияние электрогидродинамических течений на интенсификацию процессов тепло- и массообмена. Часть 1. Электрогидродинамические течения и характеристики одноступенчатых ЭГД насосов. Электронная обработка материалов, 2022, т. 58, № 1, с. 58–78.
[14] Кожевников И.В., Болога М.К., Гросу Ф.П. Влияние электрогидродинамических течений на интенсификацию процессов тепло- и массообмена. Часть 3. Электроконвекция и электрогидродинамические насосы в системах охлаждения и термостатирования. Электронная обработка материалов, 2022, т. 58, № 3, с. 34–54.
[15] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Дресвянни-ков Ф.Н., Обухова Л.А., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условиях. Инженерно-физический журнал, 2012, т. 85, № 4, c. 881–896 [Altunin V.A., Altunin K.V., Aliev I.N., Gortyshov, Dresvyannikov F.N., Obukhova L.A., Tarasevich S.E., Yanovskaya M.L. Analysis of investigations of electric fields in different media and conditions. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2012, vol. 85, no. 4, pp. 959–976].
[16] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Платонов Е.Н. Разработка способов увеличения ресурса и надежности систем смазки двигателей внутреннего сгорания наземного транспорта. Известия вузов. Машиностроение, 2015, № 10 (667), с. 48–58.
[17] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Коханова Ю.С., Яновская М.Л. Разработка новых конструктивных схем систем смазки двигателей для гиперзвуковых и аэрокосмических летательных аппаратов. Тезисы докладов 41-х Академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева и др. выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, с. 378–379.
[18] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Щиголев А.А., Юсупов А.А. Исследование возможности применения магнитных и электростатических полей для борьбы с осадкообразованием в авиационных моторных маслах двигателей, энергоустановок и техносистем наземного, воздушного и аэрокосмического базирования. Известия вузов. Машиностроение, 2017, № 3 (684), с. 76–88.
[19] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Экспериментальное исследование тепловых процессов при вынужденной конвекции авиационных моторных масел. Сб. статей «Современные проблемы ракетной и космической техники», материалы полных докладов на секции № 2: «Проблемы ракетной и космической техники» 57-х Научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (21 сентября 2022 г., г. Калуга, ГМИК). Казань, Изд-во «Школа», 2023, с. 204–218.
[20] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Львов М.В., Щиголев А.А., Алиев И.Н., Яновская М.Л. Проблемы систем смазки авиационных двигателей. Тепловые процессы в технике, 2021, т. 13, № 8, с. 357–384.
[21] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Яновская М.Л. Экспериментальная установка для исследования влияния электростатических полей на теплообмен и процесс осадкообразования в моторном авиационном масле при его вынужденной конвекции. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2023, № 7, с. 113–123. DOI: 10.18698/0536-1044-2023-7-113-123
[22] Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Пукачев И.Р., Яновская М.Л. Результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в условиях вынужденной конвекции моторного авиационного масла марки МС-20. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, вып. 6. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-6-2285
[23] Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Экспериментальные исследования тепловых процессов в моторных авиационных маслах в условиях их вынужденной конвекции. Сб. материалов 2-го Всероссийского научно-технического форума по двигателям и энергетическим установкам имени Н.Д. Кузнецова (Самара, 10–11 октября 2024 г.). Самара, Изд-во Самарского университета, 2024, с. 92–94.
[24] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Разработка методик расчета коэффициента теплоотдачи к моторному авиационному маслу в условиях его вынужденной конвекции при влиянии электростатических полей для авиационных и аэрокосмических двигателей одно- и многоразового использования. Материалы 59-х Научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секция № 2: «Проблемы ракетной и космической техники». Ч. 1. Калуга, Изд-во «Эйдос», 2024, с. 182–186.
[25] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Анализ методик расчета коэффициента теплоотдачи к моторному авиационному маслу в сложных термодинамических условиях авиационных и аэрокосмических двигателей. Современные проблемы ракетной и космической техники. Сб. статей (Полные доклады на секции № 2 «Проблемы ракетной и космической техники» на 58-х Научных чтениях, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского). Казань, РИЦ «Школа», 2024, с. 134–147.
[26] Алтунин В.А., Львов М.В., Щиголев А.А., Юсупов А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Анализ методик расчета коэффициента теплоотдачи к моторному авиационному маслу в сложных термодинамических условиях авиационных и аэрокосмических двигателей. Материалы 58-х Научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секция № 2: «Проблемы ракетной и космической техники». (19–20 сентября 2023 г., г. Калуга, ГМИК им. К.Э. Циолковского). Ч. 1. Калуга, Изд-во «Наша полиграфия», 2023, с. 206–208.
[27] Алтунин ВА., Львов М.В., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Яновская М.Л. Результаты экспериментального исследования тепловых процессов в системах смазки двигателей летательных аппаратов. Сб. тез. докл. Международной науч.-техн. конф. «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества», посвященной 100-летию отечественной гражданской авиации. (18–19 мая 2023 г., МГТУ ГА, г. Москва). Москва, ИД Академии имени Н.Е. Жуковского, 2023, с. 51–52.
[28] Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Гортышов Ю.Ф., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Результаты экспериментального исследования влияния электростатических полей на тепловые процессы в моторном авиационном масле марки МС-20 в условиях его вынужденной конвекции. Часть 1. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, вып. 11. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-11-2317
[29] Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Гортышов Ю.Ф., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Результаты экспериментального исследования влияния электростатических полей на тепловые процессы в моторном авиационном масле марки МС-20 в условиях его вынужденной конвекции. Часть 2. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, вып. 12. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-12-2324
[30] Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Анализ методик расчета коэффициента теплоотдачи к моторному авиационному маслу в сложных термодинамических условиях авиационных и аэрокосмических двигателей. Материалы 9-й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (АНТЭ-2024). (03–04 октября 2024 г., Казань). Секция № 5: «Тепловые процессы в технике, теплофизика». Электронное издание. Казань, Изд-во ИП Сагиев А.Р., 2024, c. 239–241.
[31] Алтунин К.В. Разработка научных основ создания эффективных систем подвода для жидких и газообразных горючих и теплоносителей в тепловых двигателях и энергоустановках: Дис. … д-ра техн. наук по специальностям: 1.3.14; 2.5.15. Казань, 2023. 707 с.
[32] Алтунин В.А., Львов М.В., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Анализ методик расчета теплоотдачи к моторному авиационному маслу марки МС-20 в условиях вынужденной конвекции в кольцевом канале с учетом их верификации с экспериментом. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, вып. 7. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-7-2293
[33] Алтунин В.А., Львов М., Юсупов А.А., Щиголев А.А., Гортышов Ю.Ф., Кореев Е.П., Яновская М.Л. Методики расчета влияния электростатических полей на теплоотдачу к моторному авиационному маслу марки МС-20 в условиях его вынужденной конвекции. Инженерный журнал: наука и инновации, 2024, вып. 7. EDN KVVODU
[34] Алтунин В.А. Исследование влияния электростатических и магнитных полей на особенности теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям. Книга вторая. Казань, Изд-во «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина», 2006, 230 с.
[35] Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Москва, Высшая школа, 2004, 445 с.
[36] Изместьев И.В., Кожевникова О.А. Поляризация и электропроводность некоторых моторных масел как дисперсных систем. Вестник Пермского университета. Физика, 2017, № 1 (32), с. 43–50.
[37] Кожевникова О.А. Корреляция электропроводности и вязкости двух моторных масел серии Castrol. Физика для Пермского края: материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Пермь, 2015, вып. 8, с. 134–137.
[38] Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Москва, Энергия, 1975, 488 с.