Влияние теплофизических свойств охладителя на интенсивность теплообмена внутри пористого тела можно учесть с помощью числа Прандтля, которое согласно полученным данным входит в критериальное уравнение теплообмена в той же степени, что и число Рейнольдса. Однако экспериментальных данных о величине и характере изменения коэффициента внутреннего теплообмена еще пока очень мало. В основном исследованы простейшие пористые тела, типа спеченных порошков монодисперсного состава. Отсутствуют данные о влиянии на соотношения между длиной и диаметром капилляров, свойств материала.
Физические процессы в пристенном слое при вдуве газа в окрестности точки торможения. При вдуве охладителя через пористую поверхность в пограничный слой происходит утолщение этого слоя и одновременно деформируются профили скорости и температуры. Нетрудно показать из уравнения сохранения количества движения, что профиль скорости при наличии вдува должен иметь точку перегиба. Поскольку первая производная от скорости, пропорциональная трению, положительна, то и вторая производная также больше нуля. Отсюда тангенс угла наклона профиля скорости по координате вблизи стенки должен возрастать с увеличением у, тем самым в зависимости скорости от координаты появится точка перегиба, ибо на границе пограничного слоя.
Подача газа через стенку приводит к затормаживанию газового потока, причем тем сильнее, чем меньше его кинетическая энергия. Поэтому у стенки эффект вдува должен быть выше. Между защищаемой поверхностью и высокотемпературным газовым потоком образуется слой газа, который не только изменяет процесс теплообмена, но даже воздействует на толщину сжатого слоя и характер течения в нем. Поясним распределение линий тока при отсутствии и наличии вдува газообразных продуктов в пограничный слой. В случае непроницаемой стенки текущий в вязком сжатом слое газ полностью состоит из газа набегающего потока, прошедшего через ударную волну. Если вдоль поверхности тела осуществляется равномерный вдув газа, то слой в непосредственной близости от поверхности состоит из вдуваемого газа. Из рисунка видно, что при 10%-ном и 50%-ном вдувах охладителя появляется некая разделяющая линия тока, с одной стороны которой находится охладитель, а с другой — газ набегающего потока. В некоторых случаях можно наблюдать утолщение сжатого слоя и заметное изменение картины линий тока, т. е. интенсивный вдув приводит к тому, что внешний поток обтекает не исходное тело, а некоторое новое той же формы, но с большими размерами.
11 июля 2012
