Расчет тубулентного теплообмена в рециркуляционной зоне за уступом

• Автор: Грабарник, Сергей Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 c. : ил

1. Обзор работ по рециркуляционным течениям при внезапном расширении каналов и труб
1.1. Обзор экспериментальных исследований
1.2. Обзор теоретических моделей
Постановка задачи исследования
2. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента
2.1. Рабочий участок
2.2. Методика экспериментального исследования
2.3. Оценка погрешности измерений
3. Экспериментальное исследование структуры течения
и теплообмена в рециркуляционной области за уступом
3.1. Гидродинамические характеристики течения
3.1Л. Профили осредненной скорости, давление
на стенке, трение, длина отрывной зоны
3.1.2. Структура турбулентности в рециркуляционной зоне
3.1.3. Измерения вблизи стенки
3.2. Тепловые характеристики течения
4. Расчет локального коэффициента теплообмена в рециркуляционной зоне за уступом
4.1. Осредненное поле скоростей в ближнем следе
за уступом
4.2. Расчет внутреннего пограничного слоя в рециркуляционной зоне

4.3. Осредненное поле температур в ближнем следе
за уступом
4.4. Определение параметров теплового пограничного слоя в рециркуляционной зоне за уступом .,,
4.5. Закон теплообмена в точке повторного присоединения
Заключение
Литература
Приложение

Одной из основных тенденций развития современного энергомашиностроения является создание установок, работающих в условиях высоких тепловых нагрузок и все возрастающей интенсификации тепломассообменных процессов. В этой связи задачи теплообмена в рециркуляционных течениях представляют особый интерес . • I
Под рециркуляционными течениями понимается двумерное вихревое течение жидкости или газа, которое не обязательно должно иметь доминирующее направление движения по одной из координатных осей. Из этого общего класса выделяется подкласс рециркуляционных течений, вызванных отрывом потока и его повторным присоединением. Например, вихревое движение за обратным уступом, позади круглого цилиндра, в каверне, в канале |
между поперечными ребрами, находящимися на одной из стенок

и так далее,1. Этот подкласс и является предметом настоящего исследования.!
Интерес к такого типа течениям объясняется тем, что в результате отрыва потока происходит резкая перестройка гидродинамической ^ и тепловой структуры, существенно меняются интегральные характеристики, а в области присоединения появляется пик теплообмена.
Существование пиков теплообмена, превышающих среднеинтегральные значения в два и более раза, приводит к таким нежелательным последствиям, как нарушение целостности конструкций.
На практик^ можно наблюдать прогары стенок камер сгорания стационарных теплосиловых установок, выпускных трактов двигателей внутреннего сгорания и т.д. . В высокоэнтальпийных потоках местные тепловые потери в областях рециркуляционного движения

ЯэТ1> = и и - (-т - ^+ х ^ С2Л5)
Вычитая из (2.14) найдем выражения для пульсациояной составляющей
<( - Ко и' + ТАГ'+ КоКзи'^р • (2.16)
Из (2.16) подучим
£А-еь
еА+ еь= £к0и/ + 2КоКьт/^ , откуда можно найти боковую пульсацию скорости
і ( Оа е* г
«3 МО Ьа Вь/ і
1 .( 4)С2 V tA+- -§^- V+ КьТ' Вь
U-/*- i / ®А V (2.17)
а также

II*
Наконец, выведем уравнение реакции для однониточного датчика, ось которого расположена вдоль боковой оси 2 •
4э?<р - (V+ v'OV a2vr/2 ] V2=
_ /п
= [Uz + 2Uu' + tJ/JL + T24-2.yv-'+V/2 + DV2J , или с точностью до членов

f 2и' + .УІ V2 -4- - 4- 2Yv' , JC? + - l4u'2yi
' 11 и* « л т IIі «1 + II* q1F 8 № И
Приводя подобные члены, получим
Ьт= Ц [1^'+ ^YvVv'Wur'* ] (2Л8)
Осредняя, найдем
П - II f 1 , v4r/2 + aгїїг'2
“ u 11 + 2U1 / ' (2,I9)