Трение и теплообмен в пограничном слое на шероховатой поверхности

• Автор: Чжоу Вэйсин
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Условные основные обозначения

Глава 1. Анализ литературных данных в пограничном слое на шероховатой поверхности

1.1. Теплообмен на шероховатой поверхности

1.2. Геометрическая структура профиля обтекаемой поверхности

1.3. Обтекание шероховатой поверхности

1.3.1. Влияние шероховатости, турбулентности и теплообмена на Л-Т переход

1.3.2. Влияние шероховатости на ТПС

Глава 2. Интегральные соотношения импульса и энергии в пограничном

слое и определение параметра аналогии Рейнольдса

2.1. Интегральное соотношение импульсов

2.2. Интегральное соотношение энергий

2.3. Теплообмен и аналогия Рейнольдса
Глава 3. Законы трения и теплообмена на гладкой и шероховатой
поверхности в пограничном слое
3.1. Законы трения и теплообмена для ламинарного пограничного слоя
3.2. Законы трения и теплообмена для переходного пограничного слоя
3.3. Законы трения и теплообмена для турбулентного пограничного слоя
3.3.1. Законы трения и теплообмена на гидравлически гладкой поверхности
3.3.2. Законы трения и теплообмена на шероховатой поверхности

3.4. Значение формпараметра в пограничном слое
3.4.1. Значение формпараметра в турбулентном пограничном слое
3.4.2. Значение формпараметра в ламинарном пограничном
слое
3.4.3. Значение формпараметра в переходном пограничном
слое
Глава 4. Расчет параметров пограничного слоя в круглых каналах с шероховатой поверхностью
4.1. Алгоритм расчета пограничного слоя в круглых каналах с переменной площадью поперечного сечения
4.2. Общие решения уравнений соотношения импульсов и энергии для ламинарного, переходного и турбулентного пограничного слоя на гладкой и шероховатой поверхности
4.3. Описание методики численного расчета пограничного слоя
Глава 5. Сравнение результатов расчета турбулентного пограничного
слоя с опытными данными
5.1. Результаты расчета пограничного слоя в круглых каналах с шероховатыми стенками и сравнение с опытными данными
5.2. Сравнение результатов расчета пограничного слоя на шероховатой пластине с обобщением Л. Прандтля, Г. Шлихтинга данных Никурадзе для труб с песочной шероховатостью
Выводы
Список литературы

Условные основные обозначения
Q - тепловой поток;
а - коэффициент теплоотдачи;
Т - температура;
^ - площадь поверхности;
Р - давление;
М - число маха;
а - скорость звука;
е - степень турбулентности набегающего потока;
ит - динамическая скорость, скорость сдвига;
Це - число Рейнольдса;
IV - скорость потока;
// - коэффициент динамической вязкости;
р - плотность жидкости или газа;
<5* - толщина вытеснения;
д" - толщина потери импульса;
5'** - толщина потери энергии;
- толщина динамического пограничного слоя;
,у - расстояние между соседними элементами шероховатости;
к - высоты выступов!
к, - размер эквивалентной песочной шероховатости;
- высота неровностей профиля по 10 точкам;
Иа - среднее арифметическое отклонение профиля;
о) - показатель температурной зависимости коэффициента;
I - энтальпия;
т(ли)=-г~] Л,,2 - газодинамическая функция;
"' у + 1 "
Я - коэффициент скорости;

5 = Рг"6 [1 + 0.411С/ш°5 Ке*г0'45 Рг21*1; Ъ = 0.43...0.67 [14]. (2-9)
Следует заметить, что при малом отличии числа Рг от единицы и при Кс4г <1000 уточнения коэффициента фактора 5 не более чем на 10 - 15% отличаются от тех значений, которые получаются из 5 = Рг“6 (Ь = 0.43...0.67 ).
Поэтому, по-видимому, для гладких и шероховатых стенок со случайно распределенными бугорками, обтекаемыми газом или жидкостью с числом Рг = 0.5...Ю , можно принять аналогию с коэффициентом 5 = 5(,£-)Ргг ^ для не слишком большой шероховатости: йе*г <1000.
Приведенные уточнения связи конвективного теплообмена и гидравлического сопротивления отмечают основную тенденцию влияния шероховатости: с ростом высоты бугорков шероховатости, случайной распределенных по поверхности, при Ргг <1 гидравлическое сопротивление увеличивается быстрее, чем теплообмен. Это тенденция особенно заметно проявляется в области полного проявления при большой шероховатости.
Для ламинарного пограничного слоя рекомендуется такое значение фактора [25, 35]: 5 = Рг %.
Выводы по главе 2.
Из анализа литературных источников [8, 13, 14, 25, 35, 45] для турбулентного пограничного слоя на гладкой и шероховатой поверхности Яе<г <1000 со случайными распределенными бугорками выбран и рекомендуется параметр аналогии Рейнольдса в виде
зависимости 5 = Рг_^{0.93[1-0.088гА(20г)]}-1 с учетом влияния внешней турбулентности обтекаемого потока е.