Руководством акад. Ран а. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассобмена в энергетических установках»

Часть 1. Современное состояние // Промышленная теплотехника. 2010. Т. 32. № 1. 
С. 53—61. 
2. 
Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С.
Теплопередача. М.: Энергоатомиз-
дат, 1981. 440 с. 
V.Y. Gubarev, A.G. Arzamastcev, A.G. Yartsev
Lipetsk State Technical University, 
Russia, 398600, Lipetsk, Moskovskaya str., 30 
RESEARCH OF HEAT EXCHANGE INTENSIFICATION IN CHANNELS 
WHEN USING RIB-TURBULATORS 

---

90 
УДК 632.29 
П.Б. Дермер* 
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5
*e-mail:
[e-mail] 
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ГЕНЕРАЦИИ 
НЕСТАЦИОНАРНЫХ ОГНЕННЫХ ВИХРЕЙ 
Огненные смерчи наряду с воздушными смерчами являются примерами 
экологических катастроф, наносящими колоссальный ущерб окружающей 
среде и приводящими к многочисленным разрушениям и жертвам. Огнен-
ные вихри – вертикально ориентированные вращающиеся огненные факелы, 
драматически увеличивающие опасность природных и техногенных пожа-
ров и их последствия. Огненные смерчи — довольно редкие природные яв-
ления, возникающие при крупных лесных пожарах, массовых пожарах в 
городах и авариях на крупных пожароопасных объектах нефтехимии, лесо-
перерабатывающей промышленности и др. Последствиями атомной бом-
бардировки Хиросимы и массированных бомбежек Гамбурга и Дрездена 
военно-воздушными силами США во время второй мировой войны стали 
исключительно опасные продолжительные неуправляемые пожары. После 
множественных одновременных возгораний в условиях города, плотно на-
сыщенного горючими материалами, пламена сливались, образуя достаточно 
однородно горящую площадь, вследствие чего возникали огненные смерчи. 
Вихревые (закрученные) течения используются для стабилизации про-
цессов сжигания плохо горящих материалов (низкосортных углей, топлива 
растительного происхождения и т.п.). Известными техническими устройст-
вами, в которых организуют закрутку потока, являются вихревые горелки и 
циклонные камеры сгорания. Наличие рециркуляционных зон обеспечивает 
интенсивное перемешивание и стабилизацию пламени, а также многократ-
ный рост времени нахождения топливо-воздушной смеси в зоне горения, 
что ведет к значительному увеличению полноты сгорания. Отметим, что 
генерация огненных концентрированных (компактные области горения с 
высокими значениями завихренности) вихрей возможна над поверхностью 
жидких или твердых горючих материалов при их сжигании.
Настоящая работа является продолжением исследования [1], в котором 
была продемонстрирована возможность генерации свободных концентри-
рованных огненных вихрей в лабораторных условиях без использования 
принудительной закрутки.
Приводятся результаты экспериментального исследования свободных 
нестационарных огненных вихрей. Генерация вихревых структур происхо-
дила при горении таблеток уротропина (гексаметилентетрамина), распола-
гаемых на подстилающей поверхности (лист алюминия). В отличие от 

---

91 
большинства предыдущих исследований (см., например, [2, 3]) в экспери-
ментах не использовались механические закручивающие устройства и боко-
вой воздушный поток для получения огненных вихревых структур. Предпо-
ложено, что генерация огненных вихрей происходила вследствие неустой-
чивости процесса горения. В результате экспериментов получены данные по 
условиям генерации (количество таблеток, время начала генерации, мощ-
ность тепловыделения) огненных вихрей и их интегральным параметрам 
(время жизни, высота, диаметр). 
Генерируемые огненные вихревые структуры являются лабораторными 
аналогами огненных вихрей и смерчей, часто возникающих при лесных по-
жарах и возгораниях на больших площадях в городских районах при плот-
ной застройке, а также на лесоперерабатывающих предприятиях. 
Работа выполнена при поддержке Программы президиума РАН I.31П 
«Фундаментальные исследования процессов горения и взрыва» (координа-
тор – академик РАН В.А. Левин). 
Литература
1. 
Дермер П.Б., Вараксин А.Ю.
Физическое моделирование нестационарных ог-
ненных вихрей при горении таблеток твердого топлива // Безопасность в техно-
сфере. 2016. № 3. С. 65—70. 
2. 
Lei J., Liu N., Zhang L., Satoh K.
Temperature, velocity and air entrainment of fire 
whirl plume: a comprehensive experimental investigation // Combust. Flame. 2015. 
V. 162. P. 745—758. 
3. 
Lei J., Liu N., Satoh K.
Buoyant pool fires under imposed circulations before the for-
mation of fire whirls // Proc. Combust. Inst. 2015. V. 35. P. 2503—2510. 
P.B. Dermer
Bauman Moscow State Technical University, 
Russia, 105005, Moscow, 2-d Baumanskaya str., 5 
EXPERIMENTAL STUDY OF THE CONDITIONS OF NON-STATIONARY 
FIRE WHIRLS GENERATION 

---

92 
УДК 532.574.7 
Н.С. Душин* 
Казанский научный центр Российской академии наук,
420111, г. Казань, ул. Лобачевского, 2/31
*e-mail:
[e-mail] 
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА SIV ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ТУРБУЛЕНТНЫХ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ
ПРИ ОБТЕКАНИИ ОБРАТНОГО УСТУПА 
В настоящее время для измерений характеристик потока с различной 
степенью распространения [1] используют оптические (PIV, PTV, LDA) и 
термоанемометрические методы. Все они имеют свои особенности и свя-
занные с ними области применения. Полевые методы позволяют измерять 
мгновенные пространственные распределения компонент актуальных зна-
чений скорости. Термоанемометры обладают высоким пространственным и 
временным разрешением, но измерения носят локальный характер. Объеди-
нить достоинства полевых и термоанемометрических методов на сегодняш-
ний день достаточно сложно, но одна из ветвей развития PIV идет по пути 
увеличения временного разрешения метода (HR PIV). 
Несколько лет назад в системах HR PIV начали использовать высокочас-
тотные лазеры большой мощности [2]. В последнее время предпринимаются 
попытки применения высокоскоростных видеокамер в сочетании с лазерами 
постоянного действия [3]. Такой подход в пределе позволяет получать по-
следовательные поля скорости с интервалом времени, равным времени экс-
позиции скоростных видеокамер. В то же время в методе PIV имеется фак-
тор, сдерживающий реализацию максимальных характеристик упомянутого 
подхода. Это низкая отражающая способность отдельных трассеров. По-
этому дальнейшее улучшение HR PIV главным образом связано с увеличе-
нием светочувствительности матриц видеокамер. 
В работе [4] авторами было предложено использовать для полевых оп-
тических измерений скоростную видеосъемку дымовой визуализации пото-
ка (метод SIV), что существенно повышает отражающую способность вы-
деляемой световым ножом части течения и, следовательно, видеосъемку 
можно выполнять с меньшим временем экспозиции. Кроме использования в 
качестве первичных экспериментальных данных дымовых картин, метод 
SIV имеет такие отличительные особенности, как определение смещения 
фрагментов изображений с точностью до пикселя не по пологому максиму-
му кросскорреляционной функции, а по острому минимуму функционала; 
подпиксельная интерполяция выполняется поверхностью второго порядка; 
метод имеет меньшую погрешность (по сравнению с PIV) при больших 
смещениях фрагментов, концентрациях и изображениях диаметров частиц. 

---

93 
В данной работе оценивается возможность применения метода SIV для 
измерений параметров потока при обтекании обратного уступа, что являет-
ся одним из основных тестов для методов измерений и расчета турбулент-
ных течений. Оценка осуществлялась по результатам сравнения данных 
SIV-измерений с LDV-измерениями [5] и результатам прямого численного 
моделирования [6]. Сопоставлялись профили средней скорости потока (в 
диапазоне 
y
+
от 2 до 670) и профили корреляций пульсаций скорости для 
типичных зон турбулентного отрывного течения.
Полученные результаты SIV-измерений показали хорошее согласование 
с DNS и LDV-измерениями. Это позволяет сделать вывод, что метод SIV 
можно применять для исследования течений с большим градиентом скоро-
сти, наличием возвратного течения и широким диапазоном размеров вихре-
вых структур. 
Литература
1. 
Westerweel J., Elsinga G., Adrian R.