Математическое моделирование интенсифицированного теплообмена при турбулентном течении в каналах

• Автор: Лобанов, Игорь Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 632 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА В

СОВРЕМЕННОЙ ТЕПЛОТЕХНИКЕ

1 1 Актуальность проблемы Условия, определяющие выбор метода интенсификации теплообмена

1 2 Экспериментальные исследования методов интенсификации теплообмена

1 3 Теоретические методы расчета интенсификации теплообмена современное состояние вопроса и обоснование необходимости их дальнейшего совершенствования

1 4 Постановка задачи теоретического исследования

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В КАНАЛАХ С ПЕРИОДИЧЕСКИ РАСПОЛОЖЕННЫМИ ПОВЕРХНОСТНЫМИ ТУРБУЛИЗАТОРАМИ
2 1 Моделирование интенсифицированного изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах на основе четырехслойной схемы турбулентного пограничного слоя
2 1 1 Модификация четырехслойной модели турбулентного пограничного слоя для условий высоких турбулизаторов или теплоносителей в виде

капельных жидкостей .

2 1 2 Моделирование изотермического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена на основе четырехслойной схемы турбулентного пограничного слоя 2 1 3 Моделирование изотермического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для условий плавно очерченных турбулизаторов
2 1 4 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и больших или малых шагов 2 14 1 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и очень больших шагов 2 14 2 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и малых шагов 2 1 5 Зависимость теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с высокими турбулизаторами от величины шага между ними Задача о выборе оптимального шага между турбулизаторами
2 1 6 Проблема интенсификации теплообмена при высоких числах Рейнольдса (Ре>106)
2 2 Моделирование интенсифицированного теплообмена на основе интегральных соотношений С.С Кутателадзе—А И Леонтьева для турбулентного пограничного слоя
2 2 1 Аналитическое решение интегрального уравнения энергии для теплового пограничного слоя для открытых впадин 2 2 11 Тепловой пограничный слой за выступом (отрыв)
2 2 12 Тепловой пограничный слой после точки присоединения (присоединение) . .
2 213 Число Нуссельта для рассматриваемого вида канала
2 2 2 1 Аналитическое решение интегрального уравнения импульсов
для динамического пограничного слоя для открытых впадин
2 2 2 2 Динамический пограничный слой после точки присоединения
(присоединение)
2 2 2 3 Динамический пограничный слой за выступом (отрыв)
2 2 2 4 Осредненные значения касательного напряжения трения 2 2 2 5 Коэффициент сопротивления трению
2 2 2 6 Аналитическое решение интегрального уравнения импульсов для динамического пограничного слоя для открытых впадин при линейном профиле скорости на его границе.
2 2 2 7 Моделирование теплообмена и трения на основе интегральных соотношений С С Кутателадзе—А И Леонтьева в продольно омываемых пучках труб с поперечным оребрением
2 3 Численное моделирование гидродинамики и теплообмена в каналах с турбулизаторами с помощью зональной низкорейнольдсовой модели Ментера
2 3 1 Расчетная сетка Расчет траекторий и окружных скоростей 2 3 2 Модификация вычислительного комплекса для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с турбулизаторами 2 3 3 Верификация вычислительного комплекса для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с турбулизаторами 2 3 4 Анализ результатов параметрических исследований 2 3 4 1 Влияние формы выступов, их высоты и шага, а также числа Рейнольдса на интегральные характеристики
2 3 4 2 Обобщающие эмпирические зависимости для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с турбулизаторами различного поперечного сечения.
2 3 4 3 Влияние геометрических и режимных параметров структурные
структурный вид которого, по утверждению Г Паумарда, найден теоретически (здесь Рг * 0 8 л Ж Рг = 0 114) Тогда, возвращаясь к уравнению (1 9), получим

■6 144 1 к» 1 -»35. 0 2565 г „ + 7 5 — (1 11)
1 у Л 1 у ^ 1 7 ] П 8
Значения £ находятся экспериментально, значения л^"'1^ — из выражения
(1 8)
Сопоставление расчетных данных Г Паумарда [146] с экспериментом показывает, что удовлетворительное совпадение имеет место только для часто расположенных выступов прямоугольного и синусоидального профиля, но не совпадает с экспериментом для сравнительно редко расположенных турбулизаторов [37, 38, 119]
Практически нет моделей, удовлетворительно описывающих процесс интенсифицированного теплообмена при высоких числах Рейнольдса {!7е > 106)
Все вышеприведенные методики используют аналогию Рейнольдса, которая несправедлива для отрывных течений, но может быть использовано для сравнительно часто расположенных выступов при большом количестве допущений и полу-эмпирических коэффициентов
При сравнительно редко расположенных турбулизаторах структура турбулентного потока, размеры отрывных зон и их положение будет зависеть не только от высоты, но и от формы турбулизаторов и расстояния между ними, что приводит к невозможности применения вышеуказанных моделей
Оценка возможных резервов увеличения интенсификации теплообмена различными средствами была проведена В К Мигаем [66] с помощью трехслойной схемы турбулентного потока Расчеты для воздуха показывают, что предельные значе-