НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o070.pdf (1829.23Кб)

УДК 536.24

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Представлены результаты экспериментального и численного исследования гидроди-намики и теплообмена  при поперечном безотрывном обтекании двухмерной траншеи, расположенной на плоской пластине, обогреваемой по закону qст = const. Эксперимен-тальная часть выполнялась на дозвуковой низко турбулентной аэродинамической трубе открытого типа. Экспериментально определялись профили средних скоростей и темпера-тур в различных сечениях одиночной поперечной цилиндрической траншеи размером s = 37,5 мм и глубиной h = 2,5 мм (h/S = 0,067) при скорости внешнего потока 18 м/с. Числен-ные исследования выполнялись для несжимаемой жидкости с использованием расчетного пакета ANSYS FLUENT в рамках двухмерных уравнений Навье-Стокса, замкнутых с по-мощью двухпараметрических моделей турбулентности k-ɛ и k-ω - модели (MSST).
Исследовано влияние формы и геометрии траншеи на структуру турбулентного по-граничного слоя, распределения трения, теплоотдачи и давления на обтекаемой поверхности. Показано, что результаты расчета с использованием k-ɛ модели турбулентности дают хорошее совпадение с экспериментом - при этом: - для низко турбулентных ɛ < 1%  и низко рейнольдсовых потоков следует использовать k-ɛ модель; - для высоко турбулентных потоков ɛ > 2%   можно использовать модели k-ɛ и k-ω (MSST); - профилирование поверхности теплообмена системой поперечных траншей приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи без увеличения поверхностного трения.
Проведено численное исследование влияния различных форм траншейных рельефов на интенсивность процесса теплоотдачи. Показано, что траншеи с большим углом входа имеют меньшие потери давления и коэффициенты трения, чем на гладкой пластине и имеют существенно большие коэффициенты теплоотдачи.