Метод расчета конвективного теплообмена, основанный на вихревом подходе

• Автор: Афанасьева, Виктория Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение

Г лава 1. Методы исследования теплообмена и вязких течений

1.1. Аналитические методы

1.2. Экспериментальные методы

1.3. Численные методы

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

Глава 2. Разработка метода расчета смешанной конвекции около

нагретого тела на основе вихревого подхода

2.1. Постановка задачи
2.2. Метод «вихря в .ячейке»
2.3. Лагранжев подход к решению нестационарных уравнений Ыавье-Стокса
2.4. Метод расчета смешанной конвекции около нагретого
тела, разработанный на основе вихревого подхода
2.5. Выводы
Глава 3. Применение метода расчета смешанной конвекции на
основе вихревого подхода к решению задачи о теплообмене около нагретого горизонтального цилиндра
3.1. Математическая постановка задачи
3.2. Метод численного решения
3.3. Описание программного комплекса М1хСоп'Су1
3.3.1. Функциональное назначение, область применения, ограничения
3.3.2. Техническое описание программного комплекса М1хСопуСу1

3.4. Результаты расчетов, проводимых с помощью программного комплекса М1хСопуСу1
3.4.1. Результаты расчетов обтекания цилиндра бесконечным потоком
3.4.2. Результаты расчетов естественной конвекции
около горизонтального цилиндра
3.4.3. Результаты расчетов обтекания цилиндра плоской струей
3.5. Результаты исследования теплообмена при струйном обтекании цилиндра
3.6. Выводы
Заключение
Список публикаций по теме диссертации
Библиографический список использованной литературы
Приложения
Приложение А. Свидетельство об отраслевой регистрации программного комплекса М1хСопуСу1 и Извещение о
государственной регистрации
Приложение Б. Текст реализации метода расчета смешанной конвекции на основе вихревого подхода применительно к задаче о теплообмене около нагретого горизонтального
цилиндра
Приложение В. Инструкция для пользователя программного комплекса М1хСопуСу1

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
а — коэффициент температуропроводности, м2/с;
А, В, С, а, Ь,с — параметры прогонки;
£> - диаметр цилиндра, м; g- ускорение свободного падения, м/с2;
Н - ширина сопла, м;
/, у - номера узлов сетки; к — параметр сгущения сетки;
/- количество узлов, приходящихся на сопло, в радиальном направлении; Ь - высота уступа, м;
т - количество всех узлов в тангенциальном направлении;
N - нормаль;
п - количество всех узлов в радиальном направлении; д - плотность теплового потока на поверхности цилиндра, Вт/м2; г- координата в радиальном направлении, м;
Т- температура, К;
м, о - составляющие скорости, м/с;
V — скорость потока или модуль скорости на срезе сопла, м/с;
V,— радиальная компонента скорости, м/с;
V — тангенциальная компонента скорости, м/с; х, у - координаты, м;
г - расстояние от цилиндра до среза сопла, м.

образуются за обтекаемым телом или при натекании струи на преграду, что особенно важно при решении нестационарных задач.
Таким образом, целью работы является применение вихревого подхода к расчету процесса смешанной конвекции (движение вязкой жидкости с учетом влияния теплообмена) около нагретых тел и, в частности, к расчету обтекания нагретого цилиндра плоской струей жидкости.
Для ее достижения решались следующие задачи:
• анализ существующих методов расчета вязких течений и выбор методов, которые легли бы в основу разрабатываемого метода расчета;
• разработка метода расчета процесса обтекания нагретого тела жидкостью в режиме ламинарной смешанной конвекции в рамках двумерного нестационарного случая;
• реализация разработанного метода в виде программного модуля, являющегося составной частью программного комплекса, предназначенного для расчетов процесса смешанной конвекции около горизонтального кругового цилиндра;
• тестирование разработанного программного комплекса на известных данных;
• проведение расчетов обтекания нагретого горизонтального кругового цилиндра струей жидкости для получения данных о структуре течения и теплообмене вблизи цилиндра для различных случаев направления струи.