Теплообмен и трение в реологических системах с учетом переменной вязкости жидкости

• Автор: Кузьмин, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 160 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ВВЕДЕННОЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В

РЕОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

1Л. Характеристики реологических жидкостей. Модели неньютоновских жидкостей

1.1.1. Классификация неньютоновских жидкостей

1.1.2. Вязкопластичные среды

1.1.3. Псевдопластики

1.1.4. Дилатантные жидкости

1.2. Исследования тепломассообмена при свободной конвекции

1.2.1. Внешние течения нелинейно-вязких жидкостей
1.2.2. Теоретические исследования течения около вертикальной изотермической поверхности
1.2.3. Экспериментальные исследования течения около вертикальной изотермической поверхности
1.2.4. Теоретические исследования течения вблизи вертикальной поверхности с постоянным потоком тепла
1.2.5. Экспериментальные исследования течения вблизи вертикальной поверхности с постоянным потоком тепла
1.2.6. Исследования течений у горизонтальных поверхностей
1.2.7. Исследования течений у горизонтального цилиндра
1.2.8. Тепломассообмен при свободной конвекции с учетом переменных теплофизических свойств жидкости
1.3. Теплообмен и трение при вынужденной конвекции в неньютоновских жидкостях

1.3.1. Результаты исследований гидродинамики и теплообмена при обтекании плоской пластины
1.3.2. Влияние градиента давления и неизотермичности поверхности на гидродинамику и теплоотдачу
1.3.3. Теплообмен и трение с учетом переменных физических свойств жидкости
1.4. Теплообмен и трение при смешанной конвекции
1.4.1. Механизмы переноса
1.4.2. Вертикальные течения у изотермической поверхности
1.4.3. Вертикальная поверхность с постоянной плотностью теплового потока
1.4.4. Горизонтальные течения у изотермической поверхности
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В РЕОЛОГИЧСЕКИХ СИСТЕМАХ ПРИ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ С УЧЕТОМ ПЕРЕМЕННОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
2.1. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена при свободной ламинарной конвекции нелинейно-вязких жидкостей
2.2. Численное моделирование теплообмена и гидродинамики при естественногравитационной конвекции с учетом реологии жидкости и зависимости ее физических свойств от температуры
2.2.1. Влияние реологии на гидродинамику и теплообмен
2.2.2. Влияние переменных свойств жидкости на тепловые и гидродинамические параметры пограничного слоя
2.2.3. Обобщение результатов численных решений и сравнение с результатами исследований свободной конвекции
2.3. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В РЕОЛОГИЧСЕКИХ СИСТЕМАХ ПРИ ВЫНУЖДЕННОЙ
КОНВЕКЦИИ С УЧЕТОМ ПЕРЕМЕННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ЖИДКОСТИ
3.1. Дифференциальные уравнения тепломассопереноса при вынужденной ламинарной конвекции
3.2. Численное моделирование тепломассопереноса при вынужденной конвекции для дилатантных и псевдопластичных жидкостей
3.2.1. Влияние реологии на гидродинамику и теплообмен
3.2.2. Влияние переменных свойств жидкости на тепловые и гидродинамические параметры пограничного слоя
3.3. Обобщение результатов численных решений и сравнение с результатами исследований вынужденной конвекции
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ПРИ СМЕШАННОЙ КОНВЕКЦИИ С УЧЕТОМ ПЕРЕМЕННОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
4.1. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена при смешанной ламинарной конвекции высоковязких ньютоновских жидкостей
4.2. Численное моделирование теплообмена и гидродинамики при смешанной конвекции с учетом зависимости физических свойств жидкости от температуры

4.2.1. Влияние числа Прандтля и параметра смешанной конвекции на
гидродинамику и теплообмен
4.2.2. Влияние переменной вязкости на гидродинамические и тепловые параметры пограничного слоя
4.3. Обобщение результатов численных решений и сравнение с результатами исследований смешанной конвекции
4.4. Экспериментальное исследование теплообмена при смешанной конвекции у вертикальной поверхности
4.5. Выводы по главе
геометрической формы. Мало внимания уделено изучению нестационарных и внутренних течений в условиях смешанной конвекции, а также влиянию переменных физических свойств жидкости.
1.4.2. Вертикальные течения у изотермической поверхности
Существенным обстоятельством в рассматриваемой задаче является то, в каком направлении действуют термогравитационные силы: в одинаковом направлении с вынужденным течением или в противоположном. В последнем случае термогравитационная сила создает положительный градиент давления [82]. Ниже по потоку от некоторой точки происходит отрыв внешнего течения и создается область возвратного потока. Поскольку для этого и многих других течений в условиях смешанной конвекции, встречающихся на практике, не существует автомодельных решений, используются иные методы решения уравнений типа метода возмущений, конечно-разностного метода и метода локальной автомодельности.
Одними из первых исследований смешанной конвекции являются работы [83, 84, 85], в которых проводится расчет течения около изотермической вертикальной поверхности методом возмущений. Особый интерес вызывало определение условий, при которых в вынужденном течении можно было пренебречь влиянием термогравитационной силы. Ниже будет описан анализ работы [83], поскольку в ней уточняются предыдущие результаты и дается их правильная физическая интерпретация.
Рассмотрим течение в условиях смешанной конвекции около вертикальной полубесконечной плоской пластины, имеющей равномерную температуру /с. Вдоль поверхности создается равномерный поток жидкости со скоростью иж и температурой Отдельно проанализированы случаи tz < и tz> tж. Согласно работе [83], в окрестности передней кромки наблюдается течение Блазиуса, причем влияние термогравитационной силы является лишь возмущением вынужденного течения, имеющего скорость и.к. На достаточно большом расстоянии от передней кромки при однонаправленном действии механизмов