автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Исследование механизма интенсификации теплообмена на профилированных сферическими углублениями поверхностях

Московский ордена Ленине, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамена Государственный технический уташерсигвт имени Н.Э.Беуиэна

г г а вв

1 5 МАИ 1993

На правах рукописи

БЕСЕЛКИН Валерий Юрьевич

УДК 536.24

ИССЛЕДОВАНИЕ МВХАШЗМА ИНШСИСЙКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА НА ПРОЙДИРОВАИНЫХ СФЕгаЧЕСКМШ УГЛУБЛЕНИЯ® ПОВЕРХНОСТЯХ

05.14.05 - Теоретические основы теплотехники

Авторефера т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

>

Работа выполнена в Московском ордена Ленива, ордена Октябрьской Революции в ордена Трудового Красного Знамени Государственной техническом университете ни. Н.ЭБауыана

Научный руководитель - доктор технических наук, академик РАН Леонтьев АЛ.

Официальные сапонаты - доктор технических наук, профессор Харчен!о В.н. кандидат технических паук, доцент Белов В.Н.

Ведущее предприятие - Санкт-Петегвургская Академия гражданской авиация

Защита диссертации соотоится "¿Л г. в

часов на заседании специализированного Совета K.G53.I5.05 "Тепло-вне нашиаы и теоретические основы теплотехники" в Московском Государственной техническом университете вы. Н.Э.Баунана по адресу:

107005, Иоскза. Лефортовская наб., д. I, ' ~ - корпус факультета "Эяергоиапшкострсешге"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГ ТУ иы. Н.ЭЗауиаяа.

Ваши отзывы на реферат в двух екзендлярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по адреоу:

107005, Лооква, 2-я Бауманская ул., д.5, МГТУ еы. Н.Э-Баумана, ученому секретарю специализированного Совета K.053.I5.05

Автореферат разослан

Учений секретарь следа алианрованн ого Совета и

K.T.H., доцент ■ (¿Чу* Ефимов СЛ.

Подл, к печати /&> /2-. Г. _Заказ » Mb

Обьеы I пл. Тира* 100 ею. Ротапринт ЮТУ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа, В связи с быстрым ростом внергетичес- . ких мощностей все более возрастают вес, габариты и стоимость теплообменник аппаратов. Проблема повышения эффективности и компактности теплообменник аппаратов является чрезвычайно актуальной и связана с решением вопросов интенсификации процесса теплообмена, которые сводятся, а первую очередь, к уменьшению поверхности теплоотдачи и снижению температурного напора.

Цель -работы. Исследовать механизм: интенсификации теплообмена за счет профилирования поверхности нагрева регулярными системами сферических углублений в услс„яях внешнего турбулентного обтекания. Выявить влияние на теплообмен плотности нанесения углублений. Для определения физической картины течения^ а также механизма переноса инпулюа и тепла исследовать трение и теплоотдачу при обтекании одиночного сферического углубления- и. одиночной поперечной потоку цилиндрической траншеи. Создать физическую модель обтекания одиночного углубления.

Научная новизна. Впервне получены распределения пульсаций

скорости, коэффициентов корреляции Я_и Я турбулентного

и 'V * Т7^

напряжения трения, турбулентного теплового потока и турбулентного числа Прандтля по толщине пограничного слоя на поверхностях, про-фглнровазных шахиатно-упорядоченными системами сферических углублений, а также экспериментальные данные по трению, теплообмену и распределении давления для одиночного сферического углубления и цилиндрической траншеи, как при безотрывном обтекании, так и в условиях отрыва потока. Предложена физическая модель обтекания одиночного сферического углубления и одиночной цилиндрической траншеи на исходно гладкой поверхности.

Автотси.выносятся на защиту:

- результаты исследования трения и теплообмена на профилированных системами сферических углублений поверхностях,

- результаты экспериментального исследования и основанные на них • физические модели течения в одиночном сферическом углублении и одиночной цилиндрической траниее на исходно гладкой поверхности.

Практическая денность работы заключается в получении распре-

деления турбулентного числа Правдтля по толщине пограничного слоя на профилированных поверхностях, а также в сечении цилиндрической траншеи и над поверхность» сферического углубления для расчетной оценки теплообмена. Кроме того, распределение турбулентного числа Лрандгля позволил определять области максимальной интенсификации теплообмена над сферическим углублением.

Реализация. Экспериментальные результаты, полученные в настоящей работе используются при тестировании математических моделей и программно-технических комплексов, ориентированных на решение задач азрогидромеханики, учитывающих вихревой и турбулентный характер реализующегося течения.

Апптаобация -работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международном форуме по тепломассообмену (Минск, 1992), на VIII Всесоюзной школе-семинаре "Актуальные проблемы газодинамики «теплообмена и пути повышения эффективности энергетических установок" (Химки, 19913.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 3 печатных работы. Иатериалы диссертации используются в 2 научных отчетах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из оглавления, введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 190 страницах, из которых 99 страниц текста, 79 рисунков и 7 таблиц. Список литературы включает 89 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследуемого вопроса, сформулированы задачи исследования, перечислены основный положения работы, выносимые автором на защиту.

Первая глава посвящена анализу сос.^яния вопроса об интенсификации теплообмена за счет применения^искусственных интеноифика-торов.

Целью процесса интенсификации теплообмена является повышение соотношения между количеством "отводимого от поверхности тепла и потерями напора на прокачку теплоносителя. Достижение данной цели возыож.^ при решении основной задачи конвективного теплообмена -такого воздействия на пограничный - слой, которое приводило бы' к к его утонению или частичному разрушению... На решение етоЙ задачи

г

накладываются ограничения по росту внергозатрат, возможности использования определенного теплоносителя, технологическая приемлемость.

Значительное число экспериментальных работ посвящено исследованию интенсификации теплообмена в трубах и каналах при наличии искусственной шероховатости.

Интересной в втоы плане является работа В. Нуннера, в которой дано обстоятельное теоретическое и экспериментальное исследование явления интенсификации теплообмена за счет искусственной шероховатости. Основываясь на методе терногидродинамической аналогии, автор предложил физическую модель обтекания элементов шероховатости. Согласно этой модели предполагается, что наличие на поверхности нагрева элементов шероховатости обуславливает уменьшение (эффективной толщины ламинарного подслоя, которое о одной стороны вызвано разрушением подслоя на элементах шероховатости, а с другой - воздействием на подслой вихрей, образующихся при срыве потока с элементов шероховатости и продвигающихся как в направле--нии ядра потока, так и в направлении стенки.

Задача ограничения поперечной протяженности крупных турбулентных вихрей была поставлена в исследованиях Уолша и Ванштейна. Решение стой задачи било найдено в продольной ыикрооребрении поверхностей обтекания, которое, согласно экспериментальным данным, привело к увеличению теплоотдачи на 10 % и к снижении на 4 % гидродинамического сопротивления по сравнении о гладкой стенной. Данные результата были впоследствии подтверждены Д. Бушнеллом и Г. Енютишш.

Существенная интенсификация теплообмена была достигнута за счет использования труб типа "диффуэор-кокфузор" СВД. Мигай) и волнообразных каналов CB.lí. АнтуфьевЭ. Кроме того, увеличение числа Нусоельта на 100...150 % было обнаружено в исследованиях П. Наккормака и X. Уилкера за счет генерации на поверхности нагрева вихрей Тейлора-Гертлера.

В работах сотрудников Брянского института тяжелого машиностроения исследовано обтекание поверхностей, формованных регулярной решеткой прилегающих друг к другу чередующихся полусферических углублений и выступов. Показано, что при обтекании таких рельефов определяющий вклад а сопротивлению вносят отрывные струи и I

возвратные течения, возникающие на выступающих в поток полусферах. В упомянутых работах указывается, что при одинаковых затратах мощности на перемещение теплоносителей теплосьем о единицы такой поверхности на 60...70 % выше, чем с гладкой. Исследование теплообмена и гидродинамики при обтекании углублений на исходно гладких поверхностях представляет собой наиболее малоизученную область тепло-массообмена и имеет большое практическое значение, поскольку углубления и полости - конструктивного или случайного происхождения - встречаются на многих конвективных поверхностях.

Интересные исследования процессов переноса импульса и тепла при турбулентном отрывном обтекании двумерной прямоугольной впадины глубиной Ь и шириной Ъ провели Р. Хаген и А. Данак. В работах етих ученых предлагается аналитическая модель течения потока внутри впадины, основанная на представлениях о турбулентном обмене в свободных струях и в результате анализа, основанного на понятиях турбулентного переноса в области смешения.

Обтекание трехмерных углублений изучено довольно мало, несмотря на тс, что первые работы в данном направлении появились в 50-х годах я упомянуты в монографии Г. Шлихтинга.

Значительный интерес вызывают работы ГЛ. Никнадзе, ГЛ. На-гогк и др., в которых рассматривается способ интенсификации теплообмена за счет формирования на исходно гладкой поверхности системы сферических углублений. Б условиях внутренней задачи авторами в общих чертах исследованы самоорганизующиеся динамические вихревые структуры, истекающие из углублений в виде струй, эволюционирующих в широком диапазоне скоростей и режимов .течения.

Наиболее подробно на сегодняшний день вопросы интенсификации теплообмена на поверхностях профилированных сферическими углублениями исследованы в работах ВЛ. Афанасьева и Л Л. Чудновского. На основании експериментально полученных данных авторы предложили зависимое?- значений числа от плотности профилирования поверхности:

ет » о.та + г/2)Срр/ке)Снв/*Х0,м

' Кроме того, авторы делают вывод о невозрастании значений ко-вф:' щиента сопротивления с^ на профилированных сферическими, углублениями поверхностях. На рис. I представлены полученные авторами данные о значениях локальных коэффициентов трения и чисел Станто-

на в зависимости от числа Рейнольдса в сравнении с известными законами трения и теплообмена.

Поскольку в настоящее время практически отсутствуют экспериментальные данные по распределении пульсационных и корреляционных характеристик динамического п теплового турбулентного пограничного слоя на поверхностях, профилированных системами сферических углублений в условиях внешнего обтекания, учитывая расхождение опубликованных данных по уровни интенсификации теплообмена и во взлядах на механизм переноса тепла и импульса во впадинах, необходимо исследова'Д механизм интенсификации теплообмена в условиях внешнего турбулентного обтекания при различной плотности профилирования.

Предполагая, что обтекание профилированной углублениями поверхности определяется механизмом течения в одиночном углублении, необходимо тщательно исследовать характер течения в одиночном углублении для исследования реализующихся в нем механизмов переноса тепла и импульса и создания физической модели течения.

Таким образом, задачей настоящего исследования является получение новых экспериментальных данных по трению и теплоотдаче, средним и пульсацконным Спродольным и поперечным) характеристикам, корреляционным измерения::, распределении турбулентного напряжения трения, турбулентного теплового потока и распределении турбулентного числа Прандтля по сечению пограничного слоя, развивающегося на п-верхнесгях, профилированных упорядоченными системами сферических углублений разной плотности и геометрии, а также исследование трения и теплоотдачи при обтекании одиночной сферической лунки и поперечной цилиндрической траншеи, как при безотрывном обтекании, так и в условиях отрыва потока.

Вторая глава содержит описание методики экспериментального исследования. В ней дано описание аэродинамического стенда, проводится анализ погрешностей прямых и косвенных измерений.

Основным узлом экспериментального стенда является дозвуковая аэродинамическая труба открытого типа, работаюцая- по принципу всасывания. Рабочая часть аэродинамической трубы представляет собой параллелепипед с размерами 60 х 300 х 1100 мм. Работай учас-'ток является нижней стенкой рабочей части аэродинамической трубы,

на которой размещаются исследуемые рабочие элементы. В рабочем »

участка экспериментального стенда размещена нагревательная панель, позволяющая нагревать рабочий элемент по закону q = const. Схема рабочего участка показана на рис. 2.

В качестве рабочих элементов в данном экспериментальном ис-ледовании использовались десять стальных пластин, одна из которых имела гладкую поверхность, а девять - поверхности, формованные регулярными решетками сферических углублений различной геометрии, обеспечивающих безотрывное течение потока в лунке. Геометрические параметры рабочих поверхностей представлены на рис. 3 и в табл.1.

Все измерения проводились о использованием термоанеыометри-ческого комплекта 55" фирмы "DISA Klektronics". Для измерения средних и пульсационных характеристик течения использовались стандартные однониточные датчики о диаметром чувствительного элемента 2.5 и км. Для измерения корреляционных характеристик применялся комбинированных трехниточный датчик.

Проведенный анализ погрешностей измерений показал хорошее соответствие величин полученных ошибок с общепринятыми значениями для аналогичных работ по диагностике пограничного слоя.

Третья глава посвящена списании и анализу результатов, полученных в экспериментах на профилированных сферическими углублениями поверхностях.

Настоящее исследование проводилось в условиях естественного перехода от ламинарного течения к турбулентному. На рис. 4 представлены данные по распределении продольной и поперечной пульсации скорости. Анализ распределения пульсаций на профилированных поверхностях показывает, что такое профилирование поверхности не оказывает существенного влияния на уровень пульсаций скорости.

На рис. 5 показаны распределения коеффициента корреляции R_. При анализе рис. 5 необходимо с метить,что для профилиро-

u'v'

ванных поверхностей R_ имеет тенденцию к уменьшению.

u'v'

На рис. 6 представлены полученные значения величины турбул-лентного напряжения трения.

Анализ распределения значений коэффициента корреляции _,

v't'

пред гавленных на рис. ?, показывает что на профилированных поверхностях значения В_ имеют более выоокий уровень, чем на

v't'

гладкой поверхности. При возрастании плотности профилирования 6 ' •

значения коэффициента корреляции раньше достигают максимального уровня и дольше удерживаются на этом уровне.

На рис. 8 представлены полученные значения турбулентных чисел Прандтля. Анализ распределения турбулентных чисел Прандтля для профилированных поверхностей указывает на суцетвенное снижение уровня значений Рг,. Сна 30 + 45 %) по сравнению с гладкой поверхностью. Такой результат свидетельствует об изменении соотношения между турбулентный переносом количества движения и теплового потока в сторону переноса тепла.

Из сравнительного анализа полученных результатов с известными данными по другим способам интенсификации можно заключить, что исследуемый способ интенсификации теплообмена являетоя наиболее предпочтительным по сравнению о известными способами как в условиях внутренней задачи, так и при внешнем обтекании.

Четвертая глава включает результаты экспериментального' ис-ледования в одиночном углублении при безотрывном обтекании его потоком воздуха. Экспериментально измерены значения средних скоростей, температур, продольное и поперечные пульсации скорости, пульсации температуры, коэффициенты корреляции, а также распределение давления по поверхности одиночного сферического углубления ■ диаметром й = 37.5 мм и глубиной Ъ = 2.5 мм. Точки замеров показаны на рис. 9.

На рис. 10 представлено распределение Ргу Анализ приведенных данных показ: завает, что при входа в диффузорнуа часть углубления в области точки 2 происходит изменение соотношения между переносом турбулентного количества движения и турбулентным тепловым потоком , о чем свидетельствует повышение уровня значений Рху В области точки 3 величина турбулентных чисел Пранд~ля становится ниже значений в области точки I, что говорит о начале процессов интенсификации теплообмена. Дальнейшее течение жидкости в диффу-зорной части углубления приводит к изменению процесса теплообмена в благоприятную сторону, о чем свидетельствует минимальный уровень значений Ргъ в области точка 5. Ускорение потока в окрестности точек 6 и 7 приводит к резкому увеличению как гидродинамического сопротивления, гак и теплоотдачи. Однако уровень значений Ргг показывает, что процесс увеличения теплоотдачи преобладает над процессом повышения гидродинамического сопротивления. Харак-1

тер распределения Рг{ в окрерности точки 9 указывает на возвращение потока к состоянии близкому к гладкой стенке, однако значения Рг^. свидетельствуют о некотором влиянии лунки. Интенсификацию теплообмена можно объяснить влиянием градиента давления, возникающего в пристенной области и эффектом диффузорно-конфузорного течения.

На -рис. II представлены данные распределения турбулентных чисел Прандтля по сечению поперечной потоку цилиндрической траншей, соответствующей по своим геометрическим параметрам центральному продольному сечении лунки. Сравнение рис. 10 и рис. II дает наглядное представление о некотором различили процессов теплообмена в лунке и траншее. Анализ рисунков показывает, что сферическая форма углубления способствует большему воздействию на интенсификацию процессов теплообмена, поскольку уровень значений турбулентных чисел Прандтля над сферическим углублением ниже, чем в соответствующих точках над цилиадрической траншеей.

Численный расчет теплоотдачи при поперечном обтекании одиночной цилиндрической траншеи производился о использованием' программного комплекса ДСПГ, созданного на базе известного метода СЛатанкара и адаптированного для пользователей ВД-Юговык. В расчете использовались ¡экспериментально полученные значения турбулентных чисел Прандтля, что позволило снизить погрешность расчета.

Пятая глава содержит результаты экспериментального исследования течения в одиночном углублении при отрывном обтекании его потоком воздуха. Приводится анализ полученных данных и предлагается фгадческая модель течения. '

На рис. 12 представлении .экспериментально получении данные по распределению Ргъ в центральном прс ;оланом сечении лунки, а на рис. 13 горизонтальное сечение поверхности распределения Р^.

На основе полученных экспериментальных данных можно предложить модель течения в одиночной цилиндрической траншее при обтекании с отрывом пограничного слоя.

На рис. 14 представлена схема обтекания одиночного углубле-. ния : отрывом пограничного слоя. Зто течение может быть разбито на три области: X - внешний пограничный слой; П - область смешения; III - возвратное течение. ■. Области I и П разделяются линией

Оа, а область XXI отделена - от области II линией Ос.

Из рис. 14 видно, что для выбранной геометрии углубления будет характерно отрывное течение пограничного слоя с образованием возвратных течений и вихрей, причем в углублении будут отсутствовать застойные зоны, а интенсивность тепломассоуноса из углубления будет зависеть от интенсивности образующегося возвратного течения III, которое уносится в основной поток.

Картину течения можно представить следующим образом. Набегающий поток при входе в углубление в окрестности точки О дополнительно турбулизируегся, перемешивается о находящейся в углублении жидкостью и увлекает частицы жидкости из зоны смешения в основное течение. При этом в окрестности точки О происходит раздвоение потока. Одна часть (ламинарный подслой) двигается вдоль поверхности, но при входе в траншею в области максимальной кривизны срывается и образует вихри v налой интенсивности и ограниченной области существования. Другая часть потока при движении в направлении основного течения сталкивается на участке сЬ с противоположной стенкой углубления, при этом взаиыоде""ггвует с ней аналогично н..геканию струи на наклонную преграду.

Вторая часть потока, находящаяся в области ъос,^' сталкивается о противоположной стенкой углубления. Б зоне соударения кинетическая энергия течения переходит в потенциальную энергию заторможенного потока жидкости, которая затем вновь переходит в кинетическую энергию потока, растекающегося вверх Сиз углубления) и вниз Св углубление) от критической точки. При /э=90° давление в критической точке максимально. По мера уменьшения угла атаки р поток затормаживается нз полностью, и при р-0° статическое давление на пластине равно нулю.

Точка, в которой достигается максимальное давление Скрити-ческая точка), смещается вниз Св сторону острого угла) от геометрического пересечения оси свободной струи с поверхностью противоположной стенки. Нулевая' линия тока при повороте противоположной стенки иа угол р искривляется и не совпадает о ось» струи Скак это имеет место при /э=90°) до её встречи. Это объясняется тек, что расходы жидкости на обеих ветвях пограничного слоя не равны между собой. СмеиЛние максимума давления зависит от двух параметров d/li Сдлл траншей l/h) и р. На линии максимального повы-

шения давления происходит разделение потока на две части: одна из которых направляется вверх на выход из углубления и на неё решающее влияние оказывает основной поток, а вторая - направляется внутрь углубления, формируя возвратное течение. Возвратный поток под действием перепада давлений испытывает влияние геометрии углублзния и движется из зоны повышенного давления в область пониженного, т.е. к началу углубления, а в случае лунки - и к боковой периферии.

В "отрывном" сферическом углублении механизм течения отличается от механизма течения в соответствующей траншее тем, что линия встречи оторвавшегося потока о противоположной стороной представляет собой какую-то кривую линию а-Ь-с - рио. 15, которая от самой глубокой точки Ъ в центральном продольном сечении постепенно выходит на плоскую поверхность в точках а и с, положение которых определяется в основном параметром <1/Ъ. В данном исследовании они находятся, примерно, под углом 45° к направлению основного течения.

Кривизна линии а-Ь-с объясняется тем, что угол встречи потока и поверхности лунки Сугол р) постоянно меняется, т.е. при определенных «1 /Ээ может иметь место такой случай, когда в центральном продольном сечении больший расход потока идет внутрь лунки, а в боковых сечениях наоборот, вследствие чего максимальное давление торможения возникнет в центральном продольном сечении и будет быстро падать в направлении к началу лунки и ее боковой периферии. Это приведет к тому, что в таких углублениях векторы скорости возвратного течения в лунке будут направлены навстречу и в стороны от основного течения, что приведет к выбросу возвратного течения в основной поток под некоторым углом, а это, в свои очередь, - к появлению закрутки (вихрей] в втих областях. Этому способствует и тот факт, что в любой "отрывной" лунке всегда есть большая или меньшая область безотрывного течения а, и, и и с, и, п Св зависимости от Л/Ь), которая граничит с возвратным течением и, тем самым, способствует увеличении интенсивности возникающего в зтой области вихря, что подтверждается рисунком 13. •■

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Впервые получены экспериментальные данные по расяределе-

нию поперечной пульсации скорости, коэффициентов корреляции К__

ü'v'

и R турбулентного напряжения трения и турбулентного тепло-vT^

вого потока по толщине турбулентного пограничного слоя на поверхностях, профилированных шахматно-упорядоченннми системами сферических углублений. Анализ полученных данных показал, что такое профилирование теплоотдахщей поверхности не оказывает какого-либо заметного влияния на гидродинамическое сопротивление, но приводит к снижению теплового сопротивления пограничного слоя.

2. Впервые получены экспериментальные данные по распределении турбулентного числа Прандтля по толщине пограничного слоя на поверхностях с различной плотностью нанесения сферических углублений, которые показывают, что в пристеночной области пограничного слоя наблюдается уменьшение значений чисел Prt, по сравнении с гладкой стенкой, что говорит об интенсификации теплообмена.Сте-пень интенсификации теплоотдачи возрастает с увеличением плотности профилирования поверхноог.:, о чем свидетельствует распределение значений Prt.

3. В работе показано, что резкое возрастание степени интенсификации теплообмена с увеличением плотности профили ^вания поверхности сопровождается уменьшением относительной толщины вязкого подслоя, уменьшением коэффициента корреляции Н_ и псвыше-

u'v'

нием коэффициента корреляции R в пристеночной области пограничного слоя.

4. Получены новые данные по распределению поперечной пульсации скорости, коэффициентов корреляции R_и Я_, а также

u'v' v't*

турбулентного напряжения трения при безотрывном турбулентном обтекании сферического углубления с параметром D/h = 15, а также при поперечном безотрывном обтекании цилиндрической траншеи, соответствующей по своим параметрам центральному продольному сечении исследованной лунки.

5. Анализ проведенных экспериментальных исследований позволил проследить изменение значений турбулентного числа Прандтля над исследованными углублениями. Это дало возможность установить, что над большей частью поверхности исследованных углублений создаются условия более благоприятные для процесса теплопереноса.

6. Получены экспериментальные данные по распределению давления в условиях безотрывного и отрывного обтекания' лунки и траншеи, которые находятся в хорошем соответствии с другими полученными данными.

?. Проведен численный расчет теплоотдачи при поперечном обтекании одиночной цилиндрической траншеи с иопользванием экспериментально полученннх значений чисел Prt, что позволило снизить погрешность расчета, по сравнению с существующими методами расчета, в которых используется постоянное по толщине . пограничного слоя значение Рг{ = 0.9.

8. Впервые получены данне по распределению поперечной пульсации скорости, коэффициентов корреляции R_и R_, и турбу-

u'v* v*t'

лентных чисел Прандтля при отрывном обтекании сферического углубления и поперечной цилиндрической траншеи с геометрическим параметром D/h = 4.5.

9. Анализ распределения экспериментальных значений Prt указывает на области возможного формирования динамических вихревых структур.

10. На основе экспериментально полученных данных предложена физическая модель течения в одиночном углублении при его обтекании с отрывом пограничного слоя.

Основные результаты диссертации отражены в работах:

1. Гидродинамика и теплообмен при обтекании одиночных углублений на исходно гладкой поверхности ./EJi .Афанасьев, Б-Ю-Веоелкин, А-ИЛеонтьев и др./Л1репринт МЛУ им. Н.ЭБаумана.-1991,- Ц.1.

- 5ÊC.J Ц.2.-I40C.

2. Афанасьев ЕЛ., Веселкин BJ0., Скибин. АЛ. Экспериментальное исследование трения и теплообмена при поперечном обтекании цилин- ' дрических впадин .//Современные проблемы газодинамики и тепломассообмена и пути повышения (эффективности энергетических ' установок: Тезисы докладов 6 Есес-школы-семинара. - М.,1991. - С.З

3. Афанасьев E.H., Веселкин BJ0., Скибин АЛ. Экспериментальное исследование течения в одиночных выемках на исходно гладкой поверхности теядоо6ыека.//Теплсшссоо6мйн-Ш£Ф. Конвективный теплообмен: Тезисы докладов. - Минск.,1932, - Т.1,4.1 - C.8I-85

т., ■ -YJ."

Ii J S

У \ .

I»1

л %

=0.1 ( 5?

Н

рк

Рис. I. Трение и теплообмен на профилированных поверхностях

Рис. 2. Конструкция рабочего участке: I - рвбочийЭлемент, 2 - панель, 3 - нагреватель, 4,5, - теплоизоляция, 6 - вдны, 7 - стенка, 8 - крепеж . Ь , ______

и- 1 г

920 мм

Таблица I

. Р. м «. м V. п 1. V и >. * • «. Ж Обща

: 7.5 0:5 шг пл ил а 2491 •

г 63 0.4 ЮЛ) 104 и а ал а» О

а 41 и »45 Ю а же э

4 71 0.6 1132 »4 и и »56 и А

б «Л С.4 ГОШ Л и » 10 л

е о.: 7£Я ъл 4Л ю 6314 13 л

? 71 О! П.32 ».4 7Л И 3733 13 *

1 ьа 0.4 ГС^О 6.4 «Л п ' (4Л 1.4 а

1 4« О! 7£Ь 41 о я 11Э17 и а

У/и.

ем ох осч аю

%

\ Г»ши

К,

К

Рис. 4- Распределение пульсаций скорости га профилированных сферическими углублениями поверхностях

Ж

Гл/цшоерш 1

/

ч

»-а«, —

Яг и 10 01 ОБ

ач 02 о

\(1 шийо ТОЙ

9 А А • . А , • ■ ^ /

•

•

зЯ ¡»¿■411 1 ы

/ \

/1 ШЛО ЗРДЗЕЦ4^ ч

\

Рис. 5. Распределения коэффициента корреляции

02 о.ч об не «

Рис. 6- Распределения значений турбулентного напряжения трения

02 04 06 М « ¡¡/¿г

Рис. 8. Распределения значений

турбулентного числа. Ирандтля

о 02 ач 05 се ш уД Рис. 7. Распределения коэффициента корреляции

<175

Рис. 9. Расположение точек замере

¡ГНИПТИъА.....1' '-' —I-' ЪртЬтпЬпнг.

' 2

1Г""5"' 6

Рис, 10. в центральном продольном сечении лунки

Риа.П.й^в продольном сечении безотрывной траншеи

У.™...........—,.чч,-к»

Рис'.12.Ргьв центральном продольном сечекга от^ыв-ного сферического углубления

Рис. 13. Распределение над поверхностью отрывного сферического углубления

Рис .14. модель течаккя в углублении с отрывом потока от его поверхности 'т

Рис,25. Схема течения в одиночном сферическом угдуб--лек;;;: к условиях отрыва -потока

1С