Теплообмен и гидродинамика при совпадающей смешанной конвекции на горизонтальном цилиндре, обтекаемом плоской струёй воздуха

• Автор: Климов, Владимир Олегович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 239 с. : ил.

Список обозначений

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Гидродинамика и теплообмен при обтекании цилиндра

однородным неограниченным потоком при вынужденной и смешанной конвекции

1.2. Г идродинамика и теплообмен при поперечном обтекании

цилиндра плоской струёй

1.3. Постановка задачи исследования

Глава 2. Экспериментальная установка и методика проведения исследования гидродинамики и теплообмена при обтекании цилиндра плоской струей в условиях смешанной конвекции

2.1. Общая схема экспериментального стенда

2.2. Экспериментальная установка

2.3. Измерительная система

2.4. Методика исследования гидродинамических характеристик
течения в окрестности цилиндра
2.5. Методика исследования характеристик свободной затопленной турбулентной струи
2.6. Методика исследования локального и среднего теплообмена
2.7. Оценка точности результатов исследования
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований
3.1. Результаты экспериментальных исследований
характеристик свободной затопленной плоской струи
3.2. Результаты экспериментальных исследований
гидродинамики при поперечном обтекании горизонтального цилиндра плоской струёй

3.3. Результаты экспериментальных исследований локального и среднего теплообмена при поперечном обтекании горизонтального цилиндра плоской струёй в условиях
совпадающей смешанной конвекции
Глава 4. Интегральное решение задачи о теплообмене цилиндра,
обтекаемого плоской струёй в режиме совпадающей смешанной конвекции. Обобщение результатов исследований
4.1. Схема обтекания и основные допущения
4.2. Распределение скорости в пограничном слое при естественной конвекции
4.3. Расчет локального теплообмена при смешанной конвекции
в области ускоренного течения
4.4. Расчет локального теплообмена при смешанной конвекции
в области струи пристенного типа
4.5. Расчет среднего теплообмена при поперечном обтекании горизонтального цилиндра плоской струей в условиях совпадающей смешанной конвекции
Выводы
Список публикаций по теме диссертации
Литература
Приложение 1. Профили тангенциальной скорости в пограничном слое
около вертикальной изотермической пластины
Приложение 2. Поля температуры около горизонтального цилиндра при
естественной конвекции на воздухе
Приложение 3. Пример обработки экспериментальных профилей скорости в окрестности цилиндра для характерного
режима вынужденного обтекания плоской струёй
Приложение 4. Пример обработки экспериментальных профилей
скорости в окрестности цилиндра при смешанной конвекции для режима, близкого к вынужденному, при
струйном обтекании цилиндра
Приложение 5. Пример обработки экспериментальных профилей
температуры в пограничном слое и данных балансовых измерений при смешанной конвекции для режима, близкого к вынужденному, при струйном обтекании цилиндра

температур. Измерения проведены в области значений чисел Рейнольдса
Дс_ „ := 4.07-103 - 2.6104 Ь-= 0.066-0.2; тт
и 0 . Цилиндр в экспериментах располагался в
начальном участке струи (И/Ь=1 - 4). В результате исследований
гидродинамики, автор отмечает, что на поверхности цилиндра формируются
пристенный и струйный пограничные слои. При этом условно разделяет на три
области: 1) ускоренного течения, 2) пристенной струи и 3) отрыва пристенного
(ъ х'0
Де < 5.58 Ю3
пограничного слоя. В диапазоне изменения числа ’ Vс
области ускоренного течения профили скорости в пристенном слое ламинарные вплоть до точки отрыва. Положение точки перехода ламинарного течения в
^:~ 0-396К,0)°165
турбулентное представлено зависимостью: 1тах ,
41 0.76 0.5'
• 150.3-26.7-
где V и у і_ V у у^Фта?. в градусах.
Бьши проведены измерения локального и среднего теплообмена в диапазоне значений значений Лед» = 9,5-103-4,02Ю4, Ь„Ю = 0,066-0,262 и к/Ьо = 1-4. Измерения на различных расстояниях от выходного сечения струи показали, что в начальном участке локальный теплообмен цилиндра не зависит от И/Ь0: данные повторялись с разбросом, который не превышал 6 %.
Исследование влияния на локальную теплоотдачу относительной ширины струи Ь0Ю и числа Лед,о при фиксированных значениях Ьо/О, равных 0,066, 0,131 и 0,262, показало, что при больших Яедд профиль локальных коэффициентов теплоотдачи в начальном участке имеет два максимума и два минимума. Максимум в лобовой точке сопровождается падением теплоотдачи за счёт нарастания толщины ламинарного пограничного слоя до минимума, совпадающего с точкой начала турбулизации <ртах. После этого теплоотдача растёт до второго максимума, пока вклад от падения скорости и нарастания толщины пограничного слоя не начнут превалировать над интенсификацией теплоотдачи за счёт его турбулизации. Второй максимум совпадает с точкой