слагаемых. Одно из них — вероятность рекомбинации атома в соответ-
ствующую ему молекулу, а другое — вероятность его рекомбинации в
молекулу NO. Такое представление учитывает рекомбинацию атомов
кислорода О и азота N как в молекулы О
2
и N
2
, так и в молекулы
оксида азота NО. Каждому такому процессу соответствует опреде-
ленный коэффициент каталитической поверхности или вероятность
рекомбинации.
Максимальный тепловой поток к поверхности достигается для вы-
сококаталитичной стенки (
k
w
N
= 10
4
м/c,
k
w
O
= 10
4
м/c), минималь-
ный — для некаталитичной стенки (
k
w
N
= 0
,
k
w
O
= 0
). Но не все
поверхности и не при всех условиях обтекания являются каталитиче-
скими [5] по отношению к реакциям рекомбинации атомов. Наиболее
важным с точки зрения переноса тепла и нагрева поверхности компо-
нентом воздуха является кислород, поскольку его рекомбинация проте-
кает в основном в низкотемпературной зоне около поверхности, тогда
как атомы азота рекомбинируют вдали от стенки при более высоких
температурах. Некаталитичность в наибольшей степени проявляется
в замороженном пограничном слое, когда у поверхности оказывается
достаточное количество нерекомбинированных атомов. Если при этом
концентрация атомов на стенке велика, то диффузия атомов из пото-
ка к стенке ослаблена и перенос химической энергии будет мал по
сравнению с молекулярной теплопроводностью. Количество теплоты,
освобождающееся при рекомбинации, можно уменьшить путем под-
бора поверхности с малой каталитической активностью. Зависимость
теплового потока для графитовой поверхности от расхода вдуваемо-
го воздуха монотонно убывает (см. рис. 2). При значении параметра
вдува
−
f
w
= 0
,
225
тепловой приблизительно поток в
2
,
3
раза меньше
теплового потока к непроницаемой поверхности.
Рассмотрим теперь влияние вдува на изменение поверхностно-
го трения
τ
w
/τ
0
, где
τ
0
— трение на непроницаемой поверхности,
τ
w
=
St
u
2
e
ρ
e
. Индекс
е
относится к параметрам на внешней границе
пограничного слоя. Зависимость поверхностного трения
τ
w
/τ
0
от без-
размерного расхода вдуваемого газа не является универсальной (см.
рис. 6). Она определяется температурным фактором
Т
w
/
Т
е
[5]. Влия-
ние вдува на трение тем сильнее, чем меньше значение температур-
ного фактора. На практике при использовании теплозащитных систем
Т
w
/
Т
е
1
и аналогия между трением и теплообменом выполняется
с приемлемой точностью. Влияние рода вдуваемого газа можно про-
следить по кривым
1–5
(см. рис. 6). Символом “ ” отмечены резуль-
таты проведенных расчетов; безразмерный расход представлен в виде
ˉ
G
=
G/
(
α/c
p
)
0
, где с
р
— теплоемкость, а коэффициент теплообмена
α
= 7
,
22
∙
10
17
/
Π
3
,
81
. Здесь
Π
— проницаемость поверхности.
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2008. № 1
53
