Демонстрационный модуль для имитации условий атмосферного облака, содержащего ледяные кристаллы

На основе проведенного анализа в ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» был создан демонстрационный модуль, предназначенный для отработки технологических аспектов моделирования в стендовых условиях атмосферного облака, содержащего ледяные кристаллы и смесь фаз. Кроме того, с помощью данного демонстрационного модуля предполагается проведение исследований с целью изучения физических процессов формирования льда в условиях ледяных кристаллов и смеси фаз.

Демонстрационный модуль смонтирован в препарировочном помещении стенда Ц-2 (НИЦ ЦИАМ) (рис.23) и позволяет осуществлять генерирование ледяных кристаллов заданного размера, их хранение, дозирование, транспортировку и ввод в воздушный поток.

Демонстрационный модуль имеет следующие системы:

· Система для приготовления ледяных кристаллов (генератор ЛК),

· Система для хранения и дозирования кристаллов (бак-дозатор),

· Система для транспортирования кристаллов (транспортный эжектор),

· Система для ввода кристаллов в воздушный поток (коллектор кристаллов).

Рис.22. Принципиальная схема демонстрационного модуля.

В морозильной камере установлено устройство, генерирующее ледяные кристаллы. Устройство включает подающий механизм, с помощью которого ледяной блок направляется к вращающейся цилиндрической фрезе (фреза состоит из набора циркулярных пил). Происходит распил ледяного блока на отдельные ледяные кристаллы, размер которых зависит от скорости подачи бруска льда и скорости вращения. Приготовленные кристаллы помещаются в контейнер со шнековым дозатором. Путём изменения скорости вращения шнека регулируется количество ледяных кристаллов подаваемых из контейнера в систему транспортирования. Кристаллы могут либо храниться в контейнере, либо сразу подаваться к исследуемому объекту с помощью шнекового дозатора и системы транспортирования. Система транспортирования включает эжектор, посредством, которого происходит подсос ЛК и дальнейшее транспортирование ЛК по теплоизолированному трубопроводу.

С целью имитации ввода ЛК в скоростной воздушный поток в транспортирующий трубопровод было встроено эжектирующее устройство, предназначенное для придания скорости ледяным кристаллам.

На основе анализа экспериментальных данных и опыта испытаний демонстрационного модуля, была выпущена эскизная компоновка оборудования для имитации условий атмосферного облака, содержащего ледяные кристаллы.

Требования к испытательному стенду для проведения испытаний двигателей в условиях имитации условий атмосферного облака, содержащего ледяные кристаллы и смесь фаз:

- Высота - до 14 км,

- Температура 0 ÷ -60°С,

- Наличие системы обводнения потока,

- Наличие системы имитации потока ледяных кристаллов.

Данный стенд предлагается усовершенствовать, введя в его состав новый коллектор для ввода в поток ЛК. Совместная работа коллектора для ввода в поток ЛК и коллектора для обводнения потока позволит обеспечить на входе ГТД условия ЛК в соответствии с перспективными нормативными документами.

В процессе изучения технологических процессов на демонстрационном модуле были отработаны все системы имитации атмосферного кристаллического облака. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили работоспособность демонстрационного модуля и возможность ввода ледяных кристаллов в поток. На данный момент стоит задача создания полноразмерной системы для проведения сертификационных испытаний, которая потребует уже много таких генераторов. В ходе данной работы был проведен расчет такой системы.

Данный расчет был выполнен по методике расчета морозильных камер, изложенной в [6].

Дата добавления: 2014-10-17