Экспериментальное исследование тепломассопереноса во вращающихся полостях

• Автор: Вяткин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОРОГ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ
КОНВЕКЦИИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ КОАКСИАЛЬНОМ ЗАЗОРЕ, ВРАЩАЮЩЕМСЯ ВОКРУГ СОБСТВЕННОЙ ОСИ
1.1. Описание экспериментальной установки и методики
1.2. Порог возбуждения конвективных течений
1.3. Механизмы осредненной тепловой конвекции
1.4. Влияние препятствия на устойчивость квазиравновесия
ГЛАВА 2. ТЕПЛОПЕРЕНОС И СТРУКТУРЫ ТЕЧЕНИЯ В 48 КОАКСИАЛЬНОМ ЗАЗОРЕ В НАДКРИТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ПАРАМЕТРОВ
2.1. Исследование конвективного теплопереноса
2.2. Теплоперенос на плоскости управляющих параметров
2.3. Дрейф виброконвективных структур
ГЛАВА 3. КОНВЕКЦИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ
ЖИДКОСТИ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ЦИЛИНДРЕ
3.1. Постановка эксперимента
3.2. Порог устойчивости квазиравновесия и теплоперенос
3.3. Анализ механизмов тепловой конвекции

ГЛАВА 4. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ ВО
ВРАЩАЮЩЕМСЯ СИЛОВОМ ПОЛЕ
4.1. Экспериментальная установка и методика
4.2. Движение слоя жидкости со свободной поверхностью
4.3. Поведение свободного диска на поверхности жидкости
4.4. Обсуждение результатов эксперимента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Понимание процессов, проходящих в неоднородно нагретой жидкости или газе, важно для создания инструментов эффективного управления тепловой конвекцией. Воздействие на тепломассоперенос может быть решающим, например, для предотвращения негативных последствий при перегреве технологических узлов, создания условий равномерного прогрева и охлаждения при получении однородных исходных материалов (например, полимеров, кристаллов), для аккумуляции тепла и холода и т.д. Разнообразие конвективных процессов, как в природе, так и технике, определяет необходимость всестороннего исследования тепловой конвекции, в том числе, при действии различных осложняющих факторов (вибраций, вращения, внутреннего тепловыделения, проницаемости и конечной теплопроводности границ и т.д.).
Весьма распространенной является гравитационная конвекция, вызываемая силой тяжести при наличии пространственной неоднородности плотности, обусловленной неоднородностью температуры. Такая конвекция называется свободной (естественной). Задачи этого типа привлекают внимание исследователей, что выражается в большом количестве экспериментальных и теоретических работ. Результаты исследований обобщены в монографиях. Одной из первых является книга Г.А. Остроумова [1]. Вопросам устойчивости равновесия и конвективных потоков посвящены книги [2, 3]. Наряду с трудами российских ученых, известны зарубежные [4, 5]. Структура свободноконвективного движения зависит от геометрии полости, условий нагрева и свойств жидкости. К определяющим критериям подобия отно-

няется конвективным движением при понижении п, смена режимов происходит пороговым образом на границе областей I и II. Порог возникновения конвекции определяется по критическому возрастанию теплопереноса (по росту среднего значения Т2).
Рис. 1.5. Зависимость температуры внешней границы слоя от скорости вращения; Т3 =16.2 °С; Т3—Т{ = -18.6 {!) и -22.2 °С (2)
Кризис теплопереноса связан с появлением двумерных конвективных валов, вытянутых вдоль оси вращения, размер которых значительно превосходит толщину слоя (рис. 1.6). Фоторегистрация структур проводится сбоку, ближняя к наблюдателю граница опускается. На приведенной фотографии по периметру укладывается три пары валов, отношение длины волны к толщине слоя составляет Л / к = 10.