KPI Science News (Aug 2019)

ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА НА ВТРАТУ СТІЙКОСТІ ТЕЧІЇ НА ПОЧАТКОВІЙ ДІЛЯНЦІ ТРУБИ

  • Gennadii O. Voropaiev,
  • Oleksandra O. Baskova

DOI
https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.3.175745
Journal volume & issue
no. 3

Abstract

Read online

Проблематика. Підвищення енергоефективності теплообмінних апаратів можливе завдяки розвиненню поверх­­­-ні теплообміну і зміні режиму течії з метою зменшення гідравлічних втрат. Процеси переходу з ламінарного в турбулентний режим, як і з турбулентного в ламінарний, залежать від великої кількості факторів, у тому числі від температурного, який впливає на в’язкість потоку і, відповідно, на число Прандтля. Ще однією особливістю перехідного режиму течії є різкий характер зміни в інтенсивності теплообміну навіть за невеликих змін у числі Рейнольдса, що створює певні труднощі в роботі з ним. Мета дослідження. Дослідити процеси втрати стійкості та переходу до турбулентного режиму на початковій ділянці труби з частково розвиненою поверхнею. Визначити вплив температурного фактора на взаємозв’язок гідравлічних і теплових параметрів потоку. Методика реалізації. Числовий експеримент із застосуванням методу прямого числового моделювання (DNS) засобами програмного забезпечення Ansys Fluent. Результати дослідження. Визначено порогові значення температурного напору, за яких потік у трубі даної довжини, при заданому числі Рейнольдса, втрачає стійкість. Визначено залежності тимчасових і просторових масштабів виникаючих збурень і швидкості їх зростання залежно від поєднання числа Рейнольдса і температурного напору. Показано взаємозв’язок значень напруження тертя із величинами теплового потоку. Отримано динамічні й теплові характеристики потоку в області гофрованої поверхні, на підставі яких визначено порогові значення температурного напору, за яких часткове гофрування є енергоефективним. Висновки. Зростання температурного напору приводить до більш ранньої генерації та інтенсифікації вихрового руху, що обумовлює зростання конвективного теплообміну за фіксованого числа Рейнольдса. Розміщення гофрованої вставки відносно місця зародження кінцевих збурень, разом із геометрією гофрування, істотно змінює динамічні та теплові характеристики потоку.

Keywords