Численное исследование течения и теплообмена в плоских каналах переменного сечения


Авторы

Лущик В. Г.1, Макарова М. С.1*, Медвецкая Н. В.2, Решмин А. И.1

1. НИИ механики МГУ имени М. В. Ломоносова, Мичуринский проспект, 1, Москва, 119192, Россия
2. Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская, 13, стр.2, Москва, 125412, Россия

*e-mail: mariia.makarova@gmail.com

Аннотация

Численное моделирование течения и теплообмена в плоских осесимметричных конфузоре и диффузоре с углом наклона образующей —5°÷—1° и 1°÷5° проведено с использованием трехпараметрической дифференциальной модели турбулентности, дополненной уравнением переноса для турбулентного потока тепла. Показано, что при одинаковом (по модулю) угле наклона образующей в конфузоре гидравлическое сопротивление существенно выше, чем в диффузоре, и это превышение возрастает с увеличением угла. При этом теплоотдача в отличие от гидравлического сопротивления в конфузоре существенно ниже, чем в диффузоре. Исследование влияния числа Рейнольдса на характеристики течения и теплообмена в диффузоре показало, что изменение их в диапазоне чисел Рейнольдса 10000÷100000 не очень существенно и не превосходит ±14% для гидравлического сопротивления и ±5% для теплоотдачи.

Ключевые слова:

диффузор, конфузор, угол наклона образующей, течение, теплообмен, число Рейнольдса, дифференциальная модель турбулентности.

Библиографический список

  1. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. Л.: Энергия, 1980. 144 с.

  2. Лущик В.Г., Решмин А.И. Интенсификация теплообмена в плоском безотрывном диффузоре // ТВТ. 2018. Т. 56. № 4. С. 586–593.

  3. Макарова М.С., Лущик В.Г., Решмин А.И. Сравнительный анализ турбулентного течения в плоском и круглом каналах с диффузором // Материалы XXIII Международной конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность». Отв. ред. Н.В. Никитин, Н.В. Попеленская. Москва, МАКСПресс, 2018. С. 182–187.

  4. Лущик В.Г., Макарова М.С., Решмин А.И. Ламинаризация потока при течении с теплообменом в плоском канале с конфузором // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 1. С. 68–77.

  5. Макарова М.С., Лущик В.Г., Решмин А.И. Исследование условий возникновения полной реламинаризации течения в плоских конфузорных каналах. В сб.:

  6. Современные проблемы механики и математики // Научные слушания, посвященные 110-летию со дня рождения С.А. Христиановича. Сборник материалов. 2018. С. 66–68.

  7. Танака Х., Кавамура Х., Татено А., Хатамия С. Влияние ламинаризации потока и его последующей турбулизации на теплообмен в случае течения при малых числах Рейнольдса в канале, состоящем из конфузорной секции и следующей за ней секции с постоянным поперечным сечением // Теплопередача. 1982. Т. 104. № 2. С. 144–153.

  8. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Трехпараметрическая модель сдвиговой турбулентности // Изв. АН СССР. МЖГ. 1978. № 3. С. 13–25.

  9. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Трехпараметрическая модель турбулентности: расчет теплообмена // Изв. АН СССР. МЖГ. 1986. № 2. С. 40.

  10. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Уравнение переноса для турбулентного потока тепла. Расчет теплообмена в трубе // Изв. АН СССР. МЖГ. 1988. № 6. С. 42.

  11. Лущик В.Г., Павельев А.А., Якубенко А.Е. Турбулентные течения. Модели и численные исследования (обзор) // Изв. РАН. МЖГ. 1994. № 4. С. 4.

  12. Oriji U.R., Karimisani S., Tucker P.G. RANS modeling of accelerating boundary layers // J. Fluids Engineering, Trans. ASME. 2015. V. 137. N 1. Paper № A12.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024