Международная конференция и выставка по процессам теплопередачи ''ASME 2005 Summer Heat Transfer Conference HT2005''

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈß

сти применения дефектоскопа в толщинометрии и для измерений упругих характеристик сильно поглощающих материалов. Доклады Рав.M. Галиулина, Риш.М. Галиулина и др. (Уфа, НВП "ОПТЭЛ") посвящены контролю лазерными компьютерными системами ОПТЭЛ геометрии различ+ ных объектов – толщины и плоскостности листового проката, газовоздушного тракта и лопаток ГТД (в том числе технологической оснастки для их изготовления), тороидального гофра, внутренней и внешней резьбы – с регистрацией результатов в памяти компьютера. Отмеча+ ется высокая производительность лазерных компьютер+ ных систем ОПТЭЛ. Системы ОПТЭЛ позволяют ком+ плексно контролировать все стадии технологических процессов изготовления основных элементов ГТД, начи+ ная с исходных заготовок до выходного контроля газо+ воздушного тракта, и при этом совместимы с системами CAD/CAM, что ускоряет и упрощает изготовление и до+ водку пресс+форм и другой технологической оснастки. При контроле лопаток автоматически измеряются про+ фили пера спинки и корыта. Последние версии систем также обеспечивают точные измерения малых радиусов кромок (с радиусами менее 1…0,05 мм) и проведение ав+ томатических измерений за одну установку лопаток, в том числе при их автоматическом вращении. Бескон+ тактные измерения тысяч точек сечения изделия за 1…3 с обеспечивают производительность до 100…200 лопаток в час и 100%+ный контроль изделий. В докладе Б.А. Чичигина и А.А. Кетковича (Москва) "Лазерная установка для контроля геометрии сложных форм" рассмотрена установка для контроля турбинных лопаток. В разработанной установке лазерные осветите+ ли формируют узкие полосы с обеих сторон лопатки, ко+ торые очерчивают контур сечения. Для контроля различ+ ных сечений лопатка перемещается посредством приво+ да. При анализе контура геометрические параметры се+ чения, подлежащие контролю: высота, толщина, угол за+ крутки, толщина на определенном уровне от входной и выходной кромок находятся путем умножения вычис+ ленных из геометрии параметров полученного контура на масштабный коэффициент.

В посвященном теоретическим аспектам оптическо+ го контроля геометрии докладе Б.А. Чичигина (Москва) "Исследование влияния когерентности на точность из+ мерения линейных размеров протяженных объектов" представлены результаты исследования, в котором уста+ новлено, что пограничная кривая при когерентном ла+ зерном излучении носит существенно несимметричный характер, причем характер отклонения кривой от сим+ метричной гаусоиды зависит от индивидуальных свойств контролируемого объекта, в частности от шероховатости его поверхности. Доклад Д.Ю. Бирюкова и др. (Екатеринбург) "Приме+ нение лазерной интерферометрии для бесконтактного измерения скорости волн Рэлея в оптическом стекле" посвящен отработке методики бесконтактного измере+ ния скорости поверхностных волн Рэлея в облученных стеклообразных материалах для оценки возможности контроля их дефектности. Совокупность полученных ре+ зультатов доказывает возможность реализации бескон+ тактной методики обнаружения радиационно+индуци+ рованных микроструктурных повреждений в хрупких стеклообразных материалах на основе измерений их аку+ стических характеристик. В докладе А.П. Владимирова и В.С. Кортова (Екате+ ринбург) "Об опыте привлечения студентов к разработке когерентно+оптических методов и приборов неразру+ шающего контроля" представлен обзор проводимых сту+ дентами кафедры "Физические методы и приборы кон+ троля качества" физико+технического факультета УГТУ+УПИ исследований и полученных результатов. В докладе И.А. Вайнштейна показана возможность применения расширенной диаграммы Аббе для контро+ ля и диагностики фототермических свойств многоком+ понентных оптических стекол. Впервые на конференции было уделено внимание антитеррористическим диагностическим технологиям. В докладах О.А. Сидуленко и др., В.П. Малапчука и др., В.И. Пудова и др. рассмотрены различные аспекты тео+ рии и практики НК для антитеррористической деятель+ ности.

О.В. Лебедев, О.Н. Будадин

Международная конференция и выставка по процессам теплопередачи "ASME 2005 Summer Heat Transfer Conference HT2005" С 17 по 22 июля 2005 г. в Сан+Франциско (США) про+ шла ежегодная Международная конференция по процес+ сам теплопередачи, в которой от России приняли уча+ стие сотрудники Технологического института энергети+ ческих обследований, диагностики и неразрушающего контроля "ВЕМО" [1]. Конференция проводится ежегод+

8

Êîíòðîëü. Äèàãíîñòèêà ¹ 1. 2006

но с 1962 г. и является передовой конференцией отделе+ ния теплопередачи общества ASME (American Society of Mechanical Engineers – Американское общество инжене+ ров+механиков). (Продолжение статьи на стр. 11)

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈß

(Продолжение. Начало на стр. 8)

Традиционно конференция собирает исследовате лей, работающих в области теплового контроля, связан ной с автоматизацией, аэрокосмической отраслью, хи мией, ядерными исследованиями, биотехнологией и электронной промышленностью. Наибольшее внимание организаторы конференции сфокусировали на следую щих областях: – теплопередача в энергетических системах; – теплопередача в мультифазных системах; – теплопередача в процессах изготовления материа лов; – теплопередача в электронике; – процессы теплопередачи в окружающей среде; – теплофизические свойства, фундаментальные и вычислительные проблемы в тепловом контроле. В 2005 г. на конференции было представлено более 1000 технических презентаций (3000 авторов). Все докла ды оргкомитетов данной конференции были условно разделены на 21 секцию, из которых основными являют ся общие вопросы теплового контроля, применение теп лового неразрушающего контроля в различных отраслях промышленности и фундаментальные и вычислитель ные проблемы в процессах теплопередачи. На выставке, проведенной в рамках конференции, можно было ознакомиться с книжными новинками в об ласти теплового контроля издательства "Taylor and Francis" (Великобритания) [2] и новыми журналами (в том числе с Интернетдоступом) издательства "Begell House Inc." (США) [3]. Широко были представлены раз работчики программного обеспечения, предназначенно го для обработки инженерами и специалистами резуль татов конкретных прикладных задач при процессах теп лопередачи. Например, компания COMSOL, Inc. (США – Канада) [4] демонстрировала новую версию программной среды FEMLAB, основанной на методе ре шения дифференциальных уравнений в частных произ водных, позволяющей моделировать многочисленные процессы теплопереноса с учетом излучения с поверхно сти на поверхность, неизотермальных потоков, конвек ции и проводимости, теплопередачи на неплоских объ ектах. В FEMLAB используется модель связанных сис тем нелинейных дифференциальных уравнений в част ных производных. В данной среде возможно использова ние любых мультифизических задач в 1D, 2D и 3D и пол ная интеграция со средой MATLAB. На выставке также свои услуги предлагала компания Heat Transfer Research, Inc. (HTRI, США) [20], являющаяся международным консорциумом, основанным в 1962 г., которая проводит исследования на индустриальном оборудовании процес сов теплопереноса, разрабатывает модельные и симуля ционные программные пакеты специально под конкрет ные прикладные задачи на крупных промышленных предприятиях.

На первой секции, посвященной процессам теплопе реноса в различных энергетических системах, были рас смотрены процессы теплопередачи: · в топливных ячейках, в частности расчет внутрен него пространственного распределения температуры посредством решения обратной задачи теплопроводно сти [6] и различные симуляционные модели ячеек [7, 8]; · в системах запасания энергии и выделения водо рода среди массива различных продуктов реакции в топ ливных ячейках [9]; · в высокотемпературных теплообменниках, напри мер, в сообщении [10] представлены результаты тепло вого гидравлического анализа для эксперимента с ульт равысоким температурным реактором и для модульной газовой турбины с высоким температурным реактором, загруженным топливом типа гальки; · в прецизионных средствах теплового контроля, та ких как адаптивный прецизионный высокоточный тем пературный контроль термомеханического испытатель ного стенда для турбинных лопаток [11]. На второй секции, посвященной изучению теплофи зических свойств, основное внимание уделено процес сам теплопередачи, особенно на масштабах микро и наноструктур [12, 13, 14]. Третья секция, на которой были рассмотрены резуль таты теоретических и фундаментальных исследований, являлась самой многочисленной по числу и разнообраз ной по тематике представленных работ. Основные разде лы секции: · основы экспериментальных методов теплообмена (обсуждались, в частности, оценки по исследованию точности и пространственного разрешения сканирую щей тепловой микроскопии в ближнем и дальнем опти ческом поле [15]); · основы теплопередачи (решена, например, задача о процессе теплопередачи через шарикоподшипник [16]); · основное внимание остальных разделов данной секции было уделено проблемам теплового транспорта на микро и наномасштабах [17, 18, 19]. На четвертой секции были рассмотрены работы по те пловым процессам на различных промышленных объек тах и в теплообменниках. В работе [20] исследованы тем пы нагрева и остывания печей для определения опти мальной рабочей температуры на поверхности печей и эффективного направления и скорости распространения пламени в печи. Пятая секция была посвящена анализу причин воз никновения пожаров, процессов возгорания в зданиях и способам их устранения. В статье [21] корректно описа ны процессы моделирования излучения тепла в зоне по жаров в ограждающих конструкциях с учетом процессов рассеяния тепла от стен. Шестая секция была ориентирована на процессы теп лового контроля в объектах аэрокосмической промыш

Êîíòðîëü. Äèàãíîñòèêà ¹ 1. 2006

11

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈß

ленности. Авторы [22] предлагают новый метод охлажде ния в турбинных лопатках, исследованный теоретически и экспериментально методами теплового контроля. Изучение тепловых процессов, происходящих в мультифазных системах, освещала седьмая секция. Для решения задачи о перемещении границы раздела фаз жидкость – твердое тело (задачи Стефана), находящей свое практическое применение, например, в строитель ной индустрии, решена проблема определения текущего положения фронта промерзания в наружных ограждаю щих конструкциях зданий и сооружений, определяюще го долговечность конструкций и непосредственно влияющего на формирование температурновлажност ного режима [23]. Также в данной работе впервые разра ботан алгоритм определения текущей координаты точки росы в многослойных объектах, применяемый в настоя щее время при практических обследованиях зданий. На заседаниях восьмой секции рассматривались рабо ты по тепловым методам исследований в газовых турби нах. В работе [24] приведен структурный и тепловой ана лиз для турбины ракеты с турбонасосом, что позволило эффективно и адекватно обнаруживать деформации в турбинах. Явление переноса в процессе производства и обра ботки материалов обсуждалось на девятой секции. Тепло вой анализ фурмы доменной печи [25] показал, что не достаточное охлаждение в районе носовой части впуск ной и выпускной труб может приводить к разрушению фурмы вблизи ее носовой части. Десятая секция была посвящена исследованиям явле ний теплопереноса в электронных устройствах. В част ности, в работе [26] сделано обобщение современных возможностей и ограничений передовых технологий те плового контроля. В работе систематизированы режимы теплового контроля для различных применений, что по зволяет инженерам быстро выбирать оптимальное реше ние исходя из конкретных требований. В работах [27, 28, 29] рассмотрены практические задачи по исследованию процессов остывания в электронном оборудовании. На одиннадцатой секции были представлены примеры применения методов теплового контроля в биотехноло гии, например тепловая диагностика и терапия тканей и клеток при замораживании [30], моделирование процес сов переноса на клеточном, молекулярном и тканевом уровнях [31 – 40]. Низкотемпературные тепловые методы исследова ний были рассмотрены на секции двенадцать. В статье [32] представлены химически вытравленные микро структуры, используемые как теплообменники, обла дающие тепловой эффективностью 97 %. Теплоперенос в естественной окружающей среде и среде обитания человека изучался на тринадцатой сек ции. В работе [33] анализируются модели и технология теплового комфорта и удаления загрязнений из офисных помещений с системой распределения воздуха в меж этажных перекрытиях.

12

Êîíòðîëü. Äèàãíîñòèêà ¹ 1. 2006

На одной из самых обширных секций конференции – четырнадцатой – рассматривались вычислительные ме тоды теплопереноса, новые алгоритмы, реализованные для пористой среды [34], пограничных поверхностей [35], процесса изготовления материалов [36], термоаку стики [37] и ядерной физики [38]. В докладе [39] пред ставлена универсальная физикоматематическая модель процесса теплового неразрушающего контроля много слойных объектов (адекватная и достоверная реальному процессу) с учетом производственных условий как про ведения контроля, так и состояния контролируемого объекта на базе решений прямой и обратной задач урав нения нестационарной теплопроводности для много слойной области с помощью функционала правдоподо бия. Решение данной обратной задачи нестационарной теплопроводности получено посредством функционала правдоподобия с применением конечноразностных схем и обратного преобразования Фурье и использовано для нахождения теплофизических характеристик наруж ных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Визуализации тепловых полей посвящена работа пятнадцатой секции. Следует обратить внимание на ра боту [40], где представлены теоретические расчеты и экс периментальные измерения скорости и тепловых полей потока естественной конвекции с использованием термохромных жидких кристаллов. Подводя итоги конференции, следует отметить, что в настоящее время приборы в классе теплового неразру шающего контроля модернизируются медленными тем пами, основное внимание уделяется технологиям и ме тодикам контроля, построенным на новых физикомате матических моделях и численных методах решения за дач. Представленные на конференции решения при кладных задач теплового контроля позволят эффективно и своевременно проводить диагностику и контроль различных объектов промышленности. ЛИТЕРАТУРА 1. http://www.taylorandfrancis.com. 2. http://www.taylorandfrancis.com. 3. http://www.begellhouse.com. 4. http://www.comsol.com. 5. http://www.htri.net. 6. MeiHsia Chang ChinHsiang Cheng. Measurement of Internal Temperature Distribution in PEMFCS by the Nondestructive Inverse Method // Proc. of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference–2005, HT200572133, 1–10. 7. Hasan Mahmud A.B., Ekkad Srinath V., Mensah P. Simulations of Dimensional Effects in Solid Oxide Fuel Cells // Там же. НТ200572394, 1–6. 8. Hwang J.J. Heat Transfer in a Porous Cathode of Fuel Cells // Там же. HT200572394, 1–9. 9. McLeod Logan S., Degertekin F. Levent, Fedorov Andrei G. Analysis of hydrogen permeation through submicronthick palladium alloy membranes // Там же. HT200572373, 1–5.

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈß

10. Motoo Fumizawa. Thermal Hydraulics and Thermal Radiation for Ultra High Temperature Gas
Cooled Nuclear Reactor with Pebble Type Ffuel // Там же. HT2005
72131, 1–7. 11. Naderhirn Michael, Re del Luigi. Adaptive High Precision Temperature Control of a Thermo
Mechanical Test Bench for Turbine Blades // Там же. HT2005
72492, 1–7. 12. Wang Xinwei. Anisotropic Nature Of Thermal Transport In Nanoscale Materials // Там же. HT2005
72794, 1–9. 13. Zhanrong Zhong and Xinwei Wang. Thermal Transport in Nanocrystalline Materials // Там же. HT2005
72776, 1–6. 14. Xinxin Zhang, Gaosheng Wei, Fan Yu. Influence of Some Parameters on Effective Thermal Conductivity of Nano
Porous Aerogel Super Insulator // Там же. HT2005
72192, 1–6. 15. Hsinyi Lo, Wenjun Liu and Mehdi Ashegh. Investigation of the Accuracy and Spatial Resolution of Scanning Thermal Microscopy (STHM) Technique // Там же. HT2005
72327, 1–7. 16. Yoshimi R., Takeuchi, James T. Dickey, Steven M. Demsky and Matthew A. Eby. Heat Transfer Across Ball Bearings in Vacuum // Там же. HT2005
72410, 1–9. 17. Ravi Prasher and David Song. Microscopic Effective Medium Model for Thermal Conductivity of Two Dimensional Nano
Porous and Micro
Porous Media // Там же. HT2005
72115, 1–4. 18. Sanjoy Saha and Li Shi. Molecular Dynamics Simulation of Thermal Transport at Nanometer Size Point Contacts on a Planar Silicon Substrate // Там же. HT2005
72308, 1–8. 19. Bup Sung Jung, Sun K. Kim and Woo Il Lee. Inverse Estimation of Surface Temperature in Nanoscale Using the Artificial Neural Network // Там же. HT2005
72384, 1–8. 20. Wesley R. Bussman, Charles E. Baukal and Kenneth W. French. Variable Test Furnace Cooling // Там же. HT2005
72012, 1–14. 21. Yuen W.W. and Chow W.K. Analysis of Radiation Heat Transfer in an Enclosure Fire Including the Effect of Scattering // Там же. HT2005
72350, 1–12. 22. Rico Poser, Jens von Wolfersdorf and Klaus Semmler. Transient Heat Transfer Experiments in Complex Passages // Там же. HT2005
72260, 1–8. 23. Lebedev O., Avramenko V., Kirzhanov D. and Budadin O. Multi
phase heat
mass transfer and calculation of the current position of front freezing and dew point in the buildings // Там же. HT2005
72691, 25. 24. Yoon S.H., Jeon S.M., Kim J. Transient Thermal and Structural Analysis of the Liquid Rocket Turbopump Turbine // Там же. HT2005
72070, 1–8. 25. Roldan David, Tetrault Clifford, Zhao Yongfu, Atkinson Mark and Zhou Chenn Q. Heat Transfer Analysis in a Blast Furnace Tuyere Nose // Там же. HT2005
72599, 1–9.

26. Scott D. Garner P.E. Heat Sink Capabilities and Limitations: a Heirarchical Evaluations of Leading Thermal Technologies // Там же. HT2005
72088, 1–6. 27. Bernardin John D. The Performance Of Methanol And Water Heat Pipes Forelectronics Cooling Applications in Spacecraft Instrumentation // Там же. HT2005
72057, 1–11. 28. Heydari Ali. Thermal Management of Electronic Equipment Using Closed and Open Loop Cooling Systems // Там же. HT2005
72703, 1–8. 29. Miner Andrew C., Ghoshal Uttam. Analysis and Mitigation of Sample Heating in Thermoreflectance Microscopy // Там же. HT2005
72849, 1–4. 30. Ma Y., Peng X.F. and Wu H.L. Freezing Characteristics in Bio Porous Media // Там же. HT2005
72345, 1–9. 31. Kathawate Jyoti and Acharya Sumanta. Computational Modeling of Intravitreal Drug Delivery in the Vitreous Chamber With Different Vitreous Substitutes // Там же. HT2005
72783, 1–13. 32. Jeheon Jung, Sangkwon Jeong. Chemically Etched Cryogenic Micro Structure Heat Exchanger // Там же. HT2005
72249, 1–6. 33. Son H. Ho, Luis Rosario, Muhammad M. Rahman. Analysis of Thermal Comfort and Contaminant Removal in an Office Room With Underfloor Air Distribution System // Там же. HT2005
72437, 1–8. 34. Yang Z., Peng X.F. and Wang B.X. Numerical Investigation on Electroosmotic Transport in Porous Media // Там же. HT2005
72367, 1–7. 35. Rice Jeremy, Faghri Amir. A New Computational Method for Free Surface Problems // Там же. HT2005
72104, 1–14. 36. Ma Yuan, Zheng Lili. Directional Solidification of Metal Matrix Particulate Composite Materials // Там же. HT2005
72282, 1–10. 37. Amiroudine S., Ambari A., Boutrouft K. Acoustic Filtering Procedure in Supercritical Fluids: Application to Thermal Instabilities // Proceedings of HT2005 ASME Summer Heat Transfer Conference – 2005, HT2005
72420, 1–4. 38. Baburiс¢ Mario, Tatschl Reinhard. Numerical Simulation of Jet Diffusion Flames With Radiative Heat Transfer Modeling // Там же. HT2005
72419, 1–9. 39. Avramenko V., Lebedev O., Kirzhanov D. and Budadin O. Measuring heat ingeneering properties of a filler structure usin solution of inverse problem of heat transfer // Там же. HT2005
72688, 30. 40. M*enard Val*erie, Stitou Adel, Masson St*ephane Le, Nortershauser David, Millan Pierre. Velocity and Temperature Fields Measurement of Natural Convection Flow Using Thermochromic Liquid Crystals // Там же. HT2005
72153, 1–8.

Êîíòðîëü. Äèàãíîñòèêà ¹ 1. 2006

13