Математическое и физическое моделирование сложных физическо-технических процессов и систем, создание тренажёрных систем
При непосредственном участии сотрудников Института гидродинамики и процессов управления (СПбГМТУ)открыто ранее неизвестное физическое явление–аномальная интенсификация отрывного течения и теплообмена в наклонных канавках на пластинах и стенках узких каналов. Его изучение позволяет разрабатывать новые энергоэффективные структурированные поверхности для теплообменников, двигательных установок и систем охлаждения в электронике.
Феномен проявляется при больших скоростях возвратного и вторичного течения, максимумы которых сопоставимы с характерными скоростями (среднемассовой скоростью потока), а также при многократном росте относительных градиентов на дне канавки — до 5-6 раз минимального относительного трения и до 7-9 раз относительного числа Нуссельта.
Установлена причина возникновения этого явления: образование экстраординарных перепадов статического давления между зоной торможения (порядка 0.6-0.8 в отношении к удвоенному скоростному напору) входящего в канавку струйного потока на наветренном склоне наклонной канавки и областью разрежения (отрицательное давление порядка -0.5-(-0.3) в ядре торнадоподобного вихря во входном сферическом сегменте канавки. Явление наблюдается при относительных длинах канавок более 4 в отношении к ширине, умеренных и больших глубинах 0.25-0.35 и углах наклона свыше 25о-35о и менее 75о-80о при числах Рейнольдса от 250 до 2105.
Экспериментальные подтверждения перепадов давления в наклонных канавках на пластине получены в результате совместных исследований с Институтом механики МГУ. В свою очередь, сопутствующее явление ускорения ламинарного и турбулентного потока в узком канале с одно-двухрядными плотными пакетами канавок с полуторным увеличением максимальной скорости в ядре по сравнению с максимальной скоростью потока в плоскопараллельном канале, обосновано коллегами на стенде в КазНЦ РАН.