Течение и теплообмен на плоских и криволинейных поверхностях

• Автор: Саад Фарук
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАБОТ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ И ТЕПЛООБМЕНА НА ПЛОСКИХ И КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ СО ВДУВОМ, ВКЛЮЧАЯ ДЕЙСТВИЕ ДРУГИХ ФАКТОРОВ.

ПОСТАНОВКА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Модели турбулентности.

1.2. Влияние кривизны поверхности.

1.3. Влияние вдува в пограничный слой.

1.4. Влияние продольного градиента давления.

1.5. Влияние степени турбулентности набегающего потока.

1.6. Общие выводы и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ С ТЕПЛООБМЕНОМ НА КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
2.1. Постановка задачи.
2.2. Система уравнений движения для потока на криволинейной поверхности.
2.3. Замыкающая гипотеза для турбулентных касательных напряжений.
2.4. Модельные уравнения переноса кинетической энергии пульсаций и диссипации.
2.5. Турбулентный вихрь в потоке на криволинейной поверхности.
2.6. Метод расчета.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ С ТЕПЛООБМЕНОМ НА ПЛОСКОЙ И КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1. Течение со вдувом.
3.2. Течение с разной степенью турбулентности набегающего потока, включая другие факторы
3.3. Течение на криволинейной поверхност и.
3.4. Течение на поверхности турбинной лопатки
с теплообменом.
3.5. Теплоотдача на криволинейных стенках.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Значительное влияние на течение потока вдоль поверхности лопатки будет иметь ее кривизна. Сложность реальных газодинамических и тепловых явлений не позволяет в одном исследовании охватить всю совокупность указанных факторов. Необходимо еще раз подчеркнуть главное обстоятельство, а именно: основным аспектом использования опытных данных по структуре турбулентных течений остается создание на их основе совершенных методов их расчета. Публикации. По результатам исследования было сделано два доклада на научных конференциях инженерного факультета Российского Университета дружбы народов и опубликовано 3 статьи, содержащие все основные материалы, полученные в диссертации. В этой связи научное исследование, предпринятое в данной работе, ведется в направлении и с цслыо совершенствования существующих моделей турбулентности для расчета сложных случаев течения с учетом факторов вдува, продольного градиента давления, продольной кривизны поверхности и степени турбулентности набегающего потока. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и трех приложений. Первая глава содержит подробный анализ математических моделей турбулентности, использующих разные типы замыкания. Делаются выводы о целесообразности дальнейшего развития замыканий типа «к-е». В последующих разделах главы рассматривается влияние различных факторов на турбулентное течение на основе имеющихся в литературе экспериментальных и расчетно-теоретических исследований. Дается постановка проблемы и формируются задачи исследования. Вторая глава посвящена формулированию математической модели расчета турбулентного течения с теплообменом на криволинейной поверхности с учетом факторов вдува, продольного градиента давления, степени турбулентности набегающего потока. Глава содержит подробный вывод уравнений переноса количества движения для течения на поверхности с продольной кривизной, а также модельных уравнений пульсационной энергии и диссипации. Путем взаимного согласования уравнений определяется точный вид дополнительных членов, вводимых в модельные уравнения пульсационной энергии и диссипации. Анализируется поведение турбулентного вихря в потоке на криволинейной поверхности, на основании чего уравнения энергии и диссипации дополняются членами, содержащими модифицированное число Ричардсона, вид которого определяется выполненным анализом. Приводится описание подготовительных операций для вычисления системы уравнений по методу Патанкара-Сполдинга. На основе обобщения опытных данных, взятых из литературы, формулируются замыкающие аппроксимации для кинетической энергии пульсаций и для определения функциональных коэффициентов, используемых в предлагаемой модели. Составляются начальные и граничные условия для интегрирования системы уравнений. Дается анализ полученных результатов и их сопоставление с имеющимися опытными данными. Приложения содержат обобщенную тензорную запись уравнений переноса, которые анализируются и преобразуются во второй главе, вывод интегральной формы уравнений количества движения для пограничного слоя на криволинейной поверхности, которая позволяет определить модифицированные величины формпараметра и коэффициента трения. Третье приложение содержит текст основной программы счета (без подпрограмм). Научная новизна работы. В отличие от ранее предложенных моделей типа «к-? Выполнен теоретический анализ движения турбулентного вихря по криволинейной траектории, который позволил получить выражение для числа Ричардсона и учесть в расчетной модели влияние кориолисовых сил на течение и теплообмен на поверхности с продольной кривизной. Путем обобщения имеющихся в литературе опытных данных получены новые универсальные замыкания для интенсивности турбулентных пульсаций в предлагаемой расчетной модели, использующие относительную продольную скорость потока в качестве независимой координаты. Составлена программа расчета турбулентных течений с теплообменом на плоской и криволинейной поверхностях при наличии факторов вдува, продольного градиента давления, заданной степени турбулентности набегающего потока и произвольного распределения температуры поверхности.