Теплообмен и гидродинамика при вынужденном поперечном обтекании тела цилиндрической формы плоской турбулентной струёй

• Автор: Парыгин, Константин Эдуардович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 250 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список обозначений

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Гидродинамика и теплообмен при вынужденном обтекании цилиндра однородным неограниченным потоком ;
1.2. Г идродинамика и теплообмен при поперечном обтекании цилиндра плоской турбулентной струёй
1.3. Гидродинамика и теплообмен при обтекании плоской турбулентной струёй пластины, расположенной нормально к потоку

1.4. Постановка задачи исследования

Глава 2. Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена

при вынужденном обтекании цилиндра плоской турбулентной струёй
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. Эмпирические
обобщающие зависимости
3.1. Результаты экспериментальных исследований характеристик

свободной затопленной плоской струи
3.2. Результаты экспериментальных исследований гидродинамики
при поперечном обтекании цилиндра плоской струёй
3.3. Результаты экспериментальных исследований локального и среднего теплообмена при поперечном обтекании цилиндра плоской струёй
Глава 4. Интегральное решение задачи о теплообмене цилиндра, обтекаемого плоской турбулентной струёй. Обобщение результатов исследований
4.1. Схема обтекания и основные допущения
4.2. Расчёт динамического пристенного и температурного пограничных слоёв в области ускоренного течения
4.3. Расчёт динамического пристенного пограничного слоя в области перехода от ламинарного течения к развитому турбулентному течению
4.4. Расчёт динамического пристенного пограничного слоя и локального теплообмена в области развитого турбулентного течения
4.5. Расчёт локального теплообмена в области перехода от ламинарного к развитому турбулентному течению в пристенном

4.6. Расчёт среднего теплообмена цилиндра, расположенного в яд- ре поперечно натекающей плоской турбулентной струи
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 температуры в пограничном слое и данных балансовых измерений для характерного режима вынужденной конвекции
при струйном охлаждении цилиндра
Приложение 5. Интегральное решение задачи о локальном теплообмене цилиндра в ядре поперечно натекающей плоской струи
для области ускоренного течения на его поверхности
Приложение 6. Интегральное решение задачи о локальном теплообмене цилиндра в ядре поперечно натекающей плоской струи

для области переходного и турбулентного участков на его поверхности. Расчёт среднего теплообмена на основе интегрального решения
Приложение 7. Пример расчёта положения точки отрыва пристенного пограничного слоя
чение типа пристенной струи. При этом в кормовой области за счёт слияния течений по обеим сторонам образуется узкая, в пределах 20-25° от кормовой точки, зона отрыва, где нет периодического уноса вихрей, но наблюдаются сильные нерегулярные флуктуации скорости.
В работе [17] авторы продолжили исследования работы [62] в области переходного участка (6< h/bo <10) и полностью развитого течения в основном участке (10< h/bo <40). Были измерены распределения статического давления по поверхности цилиндра при значениях числа ReO0 = 1,46-10s и относительной ширины струи boJD = 0,067; 0,133 и 0,267, и также проведена визуализация течения. На основании опытных данных авторы [17] сделали вывод о том, что градиент скорости в лобовой точке зависит от bo/D существенно в переходном участке, но и в области полностью развитой струи это влияние не исчезает. В области переходного участка течение определяется эффектом Коанда, в области развитой струи приближается к сверхкризисному обтеканию. По данным визуализации точка отрыва находилась не ближе 130° на максимальном удалении от сопла и смещалась вниз по течению с уменьшением bo/D. При этом на торцевой пластине формировалась картина следов течения с разделёнными завихрениями, и не наблюдалось периодического срыва вихрей. Авторы пришли к выводу о гидродинамическом подобии профилей с;,(ф) в области основного участка относительно параметра h/D = (h/b0)-(bolD) при одинаковом числе Re^o-
Особенности гидродинамики вынужденного струйного обтекания цилиндра определяют и закономерности локального и среднего теплообмена. Величина критерия Нуссельта при Тщ <1 % в общем случае также является функцией величин ReOj0, bo/D и h/bo. Экспериментальные исследования локального теплообмена при поперечном обтекании цилиндрической поверхности плоской струёй проводились в работах [12, 15, 18, 63], локального массообмена — в работах [17, 62, 64].
Авторы работ [12, 15, 18] исследовали локальную теплоотдачу цилиндров диаметрами 57,8 и 270 мм в струе воздуха при условии ts = const с помощью от-