Анализ волнового уравнения и расчет собственных чисел и собственных функций для колебаний давления в трубе при наличии осевого градиента температуры

В различных газо-технических агрегатах часто возникают сильные нелинейные колебания. Обычно возникновение таких колебаний нежелательно, поскольку они нарушают расчетный режим работы агрегата и даже могут привести к выходу его из строя.

Так одной из важных задач в компрессоростроении является борьба колебаний межступенчатых коммуникаций аппаратов. Причиной являются возмущающие силы, вызванные большой амплитудой колебаний газа в коммуникациях. Колебания газа, воздействуя на компрессор, могут изменить его производительность и вызвать перерасход энергии.

Нелинейные колебания легко возникают в ЖРД. Колебания увеличивают местные коэффициенты теплоотдачи, механические и тепловые напряжения, что может привести к разрушению элементов конструкций. Подобные явления могут возникать также в газотурбинных установках, мощных парогенераторах, в тепловых контурах АЭС и т.д.

С другой стороны, нелинейные колебания могут существенно интенсифицировать горение, повышать теплонапряженность топочных камер, улучшать тепло и массообмен, снижать гидравлическое сопротивление. В настоящее время генераторы нелинейных колебаний нашли применение при очистке поверхности нагрева котлоагрегатов, а также при распылении жидкости в промышленной экологии.

Одно из перспективных направлений развития техники – это разработка волновых газовых холодильных машин, в которых реализуются резонансные режимы колебаний газа. Достижение низких температур при помощи таких установок открыло бы принципиально новые возможности при решении многих задач физики, электроники, энергетики систем связи, вычислительной техники, биологии, медицины и др.