Воздействие направленного вдува на теплообмен в каналах промышленных теплоэнергетических установок

• Автор: Шитов, Н.Ф.
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Основные обозначения

Глава I. Постановка задач исследования

1.1. Обзор экспериментальных и теоретических работ по исследованию характеристик турбулентного пограничного слоя на проницаемых стенках

1.2. Постановка задач исследования.

Глава 2. Экспериментальная установка и методика измерений

2.1. Экспериментальная установка.

2.2. Методика измерений осредненных и пульсационных характеристик турбулентного течения . .

2.3. Анализ погрешностей измерений

2.4. Квалификационные исследования характеристик аэродинамической установки и экспериментальных
моделей.
Глава 3. Осредненные характеристики и структура неизотермического турбулентного пограничного слоя при направленном вдуве газа
3.1. Осредненные и пульсационные характеристики пограничного слоя
3.2. Интегральные характеристики турбулентного пограничного слоя.
3.3. Трение и теплообмен на стенке. Законы стенки
для скорости и температуры
3.4. Турбулентная вязкость, турбулентное число Прандтля, турбулентное трение, масштаб турбулентности .
Глава 4. Расчет гидродинамики и теплообмена в каналах промышленных теплоэнергетических установок с
направленным вдувом теплоносителя
4.1. Расчет течения и теплообмена в каналах с распределенным подводом тепла и массы
4.2. Методика инженерного расчета теплообменникаутилизатора с проницаемой вставкой ИЗ
Выводы.
Литература


В нашей стране и за рубежом имеется ряд работ, посвященных этой тематике [, , 9]. В большинстве экспериментальных работ, посвященных течению со вдувом, исследовались интегральные характеристики взаимодействия потока со стенкой: тепловые потоки, поверхностное трение и др. В последнее время появился целый ряд работ, в которых экспериментально исследуются локальные характеристики: поля осредненной скорости, температуры, турбулентные пульсации. Первые экспериментальные исследования вдува газа в турбулентный пограничный слой в нашей стране были проведены В. П.Мугалевым в году [] . Экспериментальные исследования показали тенденцию уменьшения заполненности профилей скорости, температуры и концентрации, а также падение их поперечных градиентов и турбулентных пульсаций у стенки с ростом параметра вдува. При большой интенсивности вдува происходит оттеснение пограничного слоя, причем, переход совершается плавно и не сопровождается резкой перестройкой течения, характерного отрыву пограничного слоя в диффузорах. Г] . При интенсивных вдувах, при достижении критических параметров вдува 8кр , когда происходит оттеснение пограничного слоя и прекращается взаимодействие основного потока с поверхностью, разброс экспериментальных данных довольно велик. Это обстоятельство объясняется существенным снижением точности всех методов экспериментального определения трения и теплового потока на проницаемой поверхности при больших вдувах. Действительно, при интенсивных вдувах точные измерения скорости и температуры в непосредственной близости стенки сопряжены со значительными трудностями (а); константы в законах "стенки" являются в общем случае функциями вдува, в то время как они принимаются постоянными (б); исчезающе малые значения трения и теплового потока определяются как разность больших величин (в). Заставляет собой существенно турбулизированное течение. Высокая интенсивность турбулентности, как один из факторов, оказывающих влияние на процессы переноса в пограничных слоях, исследовалась в работах [, , , , , ] . Эксперименты показали, что воздействие вдува и внешней турбулентности противоположно. Если рост вдува ведет к резкому уменьшению заполненности профиля осредненной скорости, то внешняя турбулентность при ее увеличении ведет к более заполненным профилям, что объясняется турбулизирующим влиянием внешней турбулентности на формирование пограничного слоя. Вдув и внешняя турбулентность сильно влияют на распределение турбулентных пульсаций по сечению пограничного слоя при нулевом градиенте давления. Увеличение вдува влечет за собой сильную тур-булизацию пограничного слоя. В то же время максимум пульсаций быстро растет и смещается от стенки к середине пограничного слоя [, ] . При сильных же вдувах вблизи стенки образуется "слой оттеснения" [] , в котором пульсации очень малы и почти постоянны по величине. Увеличение же внешней турбулентности тоже влечет за собой рост максимума пульсаций, но не меняет его положения [2, ] . В то же время внешняя турбулентность уменьшает "слой оттеснения" (в предельном случае последний исчезает совсем). Теоретические методы расчета турбулентного пограничного слоя на проницаемой поверхности в безградиентных потоках достаточно разработаны и дают хорошее соответствие с экспериментом в области слабых и умеренных вдувов ( ^ 3). Наиболее развитым является полуэмпирическое направление исследований [, , , , , , , , 9] , связанное с использованием гипотез Прандтля и Кармана. Наиболее значительной и одной из первых работ в этом направлении является работа У. Дорренса и Ф. Дора [] . Прандтля Х/у2(с1и/с1у)г ; 3) справедлива модель течения Куэтта (д/дх<к-д/ду ) . Коэффициент теплообмена находился из аналогии Рейнольдса: . Для несжимаемых течений результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными [,]. На основе модели течения с исчезающей вязкостью ( Яе предложенной С. С.Кутателадзе в работе [], были получены простые в расчетном отношении выражения. Этот подход был развит в работах [, ] для расчета турбулентных пограничных слоев при вду-ве, неизотермичности, сжимаемости и градиенте давления.