Аналитико-численное решение задачи о нестационарном теплообмене встречных потоков

Филиппов А. И.; Ахметова О. В.; Зеленова М. А.

doi:10.31857/S0040364423020059

Аналитико-численное решение задачи о нестационарном теплообмене встречных потоков

Authors: Филиппов А.¹, Ахметова О.¹, Зеленова М.¹
Affiliations:
1. Башкирский государственный университет
Issue: Vol 61, No 2 (2023)
Pages: 234-240
Section: Heat and Mass Transfer and Physical Gasdynamics
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/138705
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423020059
ID: 138705

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Получено решение нестационарной задачи о теплообмене встречных потоков, имеющих место при течении жидкости по петле. На дальнем конце петли задано равенство температур, а разность температур на входе и выходе определяется на основе расчетов при заданной температуре входящего теплоносителя. Показано, что формирование теплофизических процессов в рассматриваемой теплообменной системе определяется безразмерным конвективно-кондуктивным параметром \(P\nu ,\) представляющим собой соотношение вкладов конвекции и теплоотдачи в теплообмен системы. Решение представлено в пространстве интегрального преобразования Лапласа–Карсона. Построение оригиналов выполнено на основе алгоритма численного обращения ден Изегера, поскольку получение их аналитическими методами затруднено. Представлены пространственно-временные зависимости температурных изменений нисходящего и восходящего потоков, которые позволяют расширить существующие представления о физических процессах, для различных значений безразмерного конвективно-кондуктивного параметра. Показано, что при увеличении \(P\nu \) вклад конвекции, как и кинематических температурных волн, увеличивается.

References

Коротаев Г.К., Шутяев В.П. Численное моделирование циркуляции океана со сверхвысоким пространственным разрешением // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56. № 3. С. 334.
Козина О.В., Дугин В.С. Климатообразующая роль океанических течений // Вестн. Нижневартовск. гос. ун-та. 2013. № 3. С. 22.
Лучаков Ю.И., Камышев Н.Г., Шабанов П.Д. Перенос тепла кровью: сопоставление расчетных и экспериментальных данных // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2009. Т. 7. № 4. С. 3.
Данилушкин И.А., Лежнев М.В. Структурное представление процесса теплообмена при встречном направлении взаимодействующих потоков // Вестн. Самарск. гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки. 2007. № 1(19). С. 16.
Булыгин Ю.А., Бородкин В.В. Моделирование “горячей” промывки нефтяных скважин мобильными колтюбинговыми установками // Насосы. Турбины. Системы. 2018. № 2(27). С. 62.
Рамазанов А.Ш., Акчурин Р.З. Моделирование распределения температуры в бурящейся скважине // Вестн. Башкирск. ун-та. 2016. Т. 21. № 2. С. 269.
Тимофеев Н.Г., Скрябин Р.М., Пинигин В.В. О температурном режиме при бурении скважин в условиях криолитозоны // Вестн. Сев.-Вост. фед. ун-та им. М.К. Аммосова. Сер. Науки о Земле. 2017. № 3(07). С. 54.
Diaz G. Numerical Investigation of Transient Heat and Mass Transfer in a Parallel-flow liquid-desiccant Absorber // Heat Mass Transfer. 2010. V. 46. P. 1335.
Heller A. CFD Simulation of the Thermal Performance of a Parallel Counter-Parallel Flow Heat Exchanger for the Treatment of Hypothermia. Dis., Prof. Papers, and Capstones. Las Vegas: University of Nevada, 2014. 172 p.
Krasniqi D., Selimaj R., Krasniqi M., Filkoski R.V. Thermal Dynamic Analysis of Parallel and Counter Flow Heat Exchangers // Int. J. Mech. Eng. Technol. (IJMET). 2018. V. 9. № 6. P. 723.
Карташов Э.М., Кудинов В.А. Аналитические методы теории теплопроводности и ее приложения. М.: URSS, 2017. 1080 с.
Den Iseger P. Numerical Transform Inversion Using Gaussian Quadrature // Probability in the Engineering and Informational Sciences. 2006. № 20. P. 1.
Филиппов А.И., Зеленова М.А. Релаксационные процессы в скважине после пуска насоса // Инж. физика. 2020. № 10. С. 17.
Филиппов А.И., Ковальский А.А., Ахметова О.В., Зеленова М.А., Губайдуллин М.Р. Макроскопическое фильтрационное поле давления в среде с двойной пористостью // ИФЖ. 2021. Т. 94. № 4. С. 863.