Расчетно-экспериментальная оценка интенсивности теплоотдачи стационарных потоков газа в трубах с разными поперечными сечениями с учетом турбулизации течения


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-5-218-224

Авторы

Плотников Л. В.*, Григорьев Н. И.**, Осипов Л. Е.***, Десятов К. О.****

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002, Россия

*e-mail: leonplot@mail.ru
**e-mail: noelll@bk.ru
***e-mail: klumbaa@outlook.com
****e-mail: iwan.logo2018@yandex.ru

Аннотация

Цель данного исследования заключается в изучении влияния начального уровня турбулентности стационарного потока газа на интенсивность теплоотдачи в прямолинейных трубах с разными поперечными сечениями. Результаты получены с помощью экспериментальных исследований и на основе численного моделирования. Выявлено, что с ростом интенсивности турбулентности потока от 2 до 10% возрастают значения локального коэффициента теплоотдачи от 5 до 17% в трубах с разными поперечными сечениями. Установлено, что величина отклика интенсивности теплообмена на изменение степени турбулентности потока является различной для труб с разными поперечными сечениями.

Ключевые слова:

прямолинейная труба, локальная теплоотдача, стационарный поток газа, степень турбулентности, разные поперечные сечения

Библиографический список

  1. Bacon D.H. Basic Heat Transfer. UK: Butterworth-Heinemann, 1989. 182
  2. Дыбан Е.П., Эпик Э.Я. Теплообмен и гидродинамика турбулизированных потоков. Киев: Наукова думка, 1985. 294 с.
  3. Yang Y., Ting D.S.-K., Ray S. Mechanisms underlying flat surface forced convection enhancement by rectangular flexible strips // Thermal Science and Engineering Progress. 2021. Vol. 231. Article number
  4. Баранова Т.А., Данильчик Е.С., Жукова Ю.В., Кадыров Р.Г., Маршалова Г.С., Миронов А.А., Попов И.А., Скрыпник А.Н., Чорный А.Д. Сопротивление и теплообмен одиночной трубы с поверхностными генераторами вихрей // Тепловые процессы в технике. Т. 13. № 11. С. 495–508. DOI: 10.34759/tpt-2021-13-11-495-508
  5. Choi S.M., Kwon H.G., Bang M., Moon H.K., Cho H.H. Heat transfer from a dimple-imprint downstream of boundary-layer trip-wire // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021. Vol. 173. Article number
  6. Abe S., Okagaki Y., Satou A., Sibamoto Y. A numerical investigation on the heat transfer and turbulence production characteristics induced by a swirl spacer in a single-tube geometry under single-phase flow condition // Annals of Nuclear Energy. 2021. Vol. 159. Article number
  7. Qi P., Hao S., Su J., Qiu F., Tan S. Experimental Study of Flow Field and Turbulence in Rod Bundle Channel under Pulsating Flow Using PIV // Atomic Energy Science and Technology. 2021. Vol. 55. N 1. P. 142–150.
  8. Gramespacher , Albiez H., Stripf M., Bauer H.-J. The Influence of Element Thermal Conductivity, Shape, and Density on Heat Transfer in a Rough Wall Turbulent Boundary Layer with Strong Pressure Gradients // Journal of Turbomachinery. 2021. Vol. 143. N 8. Article number 081001.
  9. He W., Deng Q., Yang G., Feng Z. Effects of Turning Angle and Turning Internal Radius on Channel Impingement Cooling for a Novel Internal Cooling Structure // Journal of Turbomachinery. 2021. Vol. 143. No 9. Article number
  10. Диденко Р.А., Пиралишвили Ш.А., Шахов В.Г. Анализ характеристик потока между двумя вращающимися дисками в системе подвода воздуха к рабочей лопатке турбины на основе адаптированных критериев подобия // Тепловые процессы в технике. Т. 11. № 10. С. 434–446.
  11. Gu J., Li Z., Wang Q., Lyu J., Wu Y. Geometry optimization for supercritical water heat transfer enhancement in non-uniformly heated rifled tubes // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 187. Article number
  12. Kura T., Wajs , Fornalik-Wajs E., Kenjeres S., Gurgul S. Thermal and hydrodynamic phenomena in the stagnation zone—impact of the inlet turbulence characteristics on the numerical analyses // Energies. Vol. 14. No 11. 2021. Article number 105.
  13. Alzahrani , Islam M.S., Saha S.C. Heat transfer enhancement of modified flat plate heat exchanger // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 186. Article number 116533.
  14. Tschisgale S., Kempe T. Deterioration of heat transfer in turbulent channel flows due to nanoparticles // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021. Vol. 175. Article number
  15. Barcelos D.R., Centeno F.R. Numerical assessment of the effect inflow turbulators on the thermal of a combustion chamber // Thermal Science. 2021. Vol. 25. N 1. P. 209–220.
  16. Жилкин Б.П. и др. Совершенствование процессов в газовоздушных трактах поршневых двигателей внутреннего сгорания: монография / Под общ. ред. Ю.М. Бродова. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. 228 с.
  17. Plotnikov , Nevolin A., Nikolaev D. The flows structure in unsteady gas flow in pipes with different cross-sections // EPJ Web of Conferences. 2017. Vol. 159. Article number 00035.
  18. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1974. Vol. 3. N 2. P. 269–289.
  19. Plotnikov L.V. Experimental research into the methods for controlling the thermal-mechanical characteristics of pulsating gas flows in the intake system of a turbocharged engine model // International Journal of Engine Research. 2022. Vol. 23(2). P. 334–344.
  20. Terekhov V.I. Heat Transfer in Highly Turbulent Separated Flows: A Review // Energies. 2021. Vol. 14. Article number 1005.
  21. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.
  22. Бродов Ю.М., Жилкин Б.П., Плотников Л.В. О влиянии поперечного профилирования каналов на термомеханику пульсирующих потоков // Журнал технической физики. 2018. Т. 88. № 3. С. 330–336.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024