Ламинарная естественная конвекция газа в замкнутой квадратной области


Авторы

Черкасов С. Г.*, Лаптев И. В.**, Ананьев А. В.***, Городнов А. О.****

Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия

*e-mail: sgcherkasov@yandex.ru
**e-mail: laptev@kerc.msk.ru
***e-mail: anatoly.v.ananyev@gmail.com
****e-mail: an.ol.gorodnov@gmail.com

Аннотация

Рассмотрена задача о естественной конвекции газа в замкнутой квадратной области. Для двух различных постановок выяснены условия перехода задачи о конвекции газа в задачу о конвекции в приближении Буссинеска. Проведено сравнение полученных результатов с пределом Буссинеска, установлены условия, при которых приближение Буссинеска дает малую относительную погрешность в определении основных характеристик течения и теплообмена.

Ключевые слова

ламинарная естественная конвекция, гомобаричность, идеальный газ, приближение Буссинеска, приближение малых чисел Маха

Библиографический список

  1. Агафонов Д.В., Черкасов С.Г. Влияние переменности плотности на распространение тепла в газе // Теплофизика высоких температур. 2002. Т. 40. № 4. С. 617–622.

  2. Черкасов С.Г., Черкасова А.С. Одномерный теплоперенос в газе с учетом эффектов, обусловленных тепловым расширением // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 1. С. 47–54.

  3. Черкасов С.Г., Миронов В.В., Тлевцежев В.В. Теоретическое исследование нестационарного теплообмена в замкнутом газовом объеме при отсутствии массовых сил // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 4. С. 139–150.

  4. Черкасов С.Г., Миронов В.В. Об условиях применимости уравнения теплопроводности для описания одномерного нестационарного теплопереноса в сжимаемой текучей среде // Известия РАН. Энергетика. 2012. Т. 4. С. 134–138.

  5. Лапин Ю.В., Стрелец М.Х. Внутренние течения газовых смесей. М.: Наука, 1989. 368 с.

  6. Черкасов С.Г. О некоторых особенностях описания тепловых и динамических процессов в газах в приближении гомобаричности // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48. № 3. С. 444–448.

  7. BelyayevA.Yn., Ivanov A.V., Egorov S.D., Voyteshonok V.S., Mironov V.M. Pathways to solve the problem of cryogenic rocket propellant long storage in space // Proc. Int. Aerospace Congress. Moscow. Russia. August 15–19. 1994. V.1. P. 558–562.

  8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика, М.: Наука, 1986.736 с.

  9. Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуб Н.А., Глушко Г.С., Грязнов В.Л., Дубовик К.Г., Никитин С.А., Простомолотов А.И. Математическое моделирование конвективного тепло-массообмена на основе уравнений Навье–Стокса. М.: Наука, 1987.272с.

  10. Gray D.D., Giorgini A. The validity of the Boussinesq approximation for liquids and gases // Int. J. Heat Mass Transfer.1976. V. 19. P. 545–551.

  11. Никулин Д.А., Стрелец М.Х. Численное моделирование нестационарной естественной конвекции однородного сжимаемого газа в замкнутой неадиабатической области // ТВТ. 1984. Т. 22. С. 906–912.

  12. Chenoweth D.R., Paolucci S. Natural convection in an enclosed vertical air layer with large horizontal temperature difference // J. Fluid Mech. 1986. V. 169. P. 173–210.

  13. Черкасов С.Г., Лаптев И.В. Упрощенный расчет ламинарного свободно-конвективного слоя в газе // Тепловые процессы в технике. 2017. Т. 9. № 4. С. 146–153.

  14. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.

  15. Городнов А.О., Лаптев И.В., Черкасов С.Г. Моделирование естественной конвекции сжимаемого газа в замкнутой области. Сборник тезисов юбилейной конференции Национального комитета РАН по тепло- и массообмену «Фундаментальные и прикладные проблемы тепломассообмена» и «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках». Том 1. М.: Издательский дом МЭИ, 2017. С. 103–104.

  16. Paolucci S. On the filtering of sound from the Navier-Stokes equations. Sandia National Laboratories report SAND 82-8257. 1982. 52 c.

  17. Qu´er´e P. L. Modelling of natural convection flows with large temperature differences: Abenchmark problem for low Mach number solvers. Part 1, reference solutions // ESAIM: Mathematical Modelling and Numerical Analysis. 2005.V. 39. N 3. P. 609–616.

  18. Roux B., Grondin J. C., Bontoux P., Gilly B. On a high-order accurate method for the numerical study of natural convection in a vertical square cavity // Numerical Heat Transfer. 1978. V. 1. P. 331–349.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024