Аномальная интенсификация вихревого теплообмена при отрывном обтекании воздухом наклонной канавки на нагретом изотермическом участке пластины
- Авторы: Исаев С.А.1,2, Сапожников С.З.3, Никущенко Д.В.1, Митяков В.Ю.3, Сероштанов В.В.3, Дубко Е.Б.2
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
- Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации им. главного маршала авиации А.А. Новикова
- Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
- Выпуск: № 1 (2024)
- Страницы: 52-62
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1024-7084/article/view/262488
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1024708424010023
- EDN: https://elibrary.ru/secfmf
- ID: 262488
Цитировать
Аннотация
Экспериментально и численно выявлена аномальная интенсификация теплообмена при турбулентном отрывном обтекании воздухом удлиненной канавки умеренной глубины на пластине, наклонённой под углом ٤٥° к набегающему потоку. Область исследования включала прямоугольный участок, нагретый до ١٠٠ °С насыщенным водяным паром. Число Рейнольдса менялось от ١٠3 до ٣×104. Методом градиентной теплометрии установлено двукратное — в сравнении с плоской пластиной – возрастание коэффициента теплоотдачи на дне канавки при числе Рейнольдса Re = 3×104. Относительное число Нуссельта для различных участков канавки определялось как в ходе физического эксперимента, так и расчетом на основе RANS-подхода с применением многоблочных вычислительных технологий и SST-модели в пакете VP٢/٣. Результаты удовлетворительно совпали в турбулентном режиме течения при Re = (5, 10 и 30)×103.
Об авторах
С. А. Исаев
Санкт-Петербургский государственный морской технический университет; Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации им. главного маршала авиации А.А. Новикова
Автор, ответственный за переписку.
Email: isaev3612@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург
С. З. Сапожников
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: isaev3612@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург
Д. В. Никущенко
Санкт-Петербургский государственный морской технический университет
Email: isaev3612@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург
В. Ю. Митяков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: isaev3612@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург
В. В. Сероштанов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Email: isaev3612@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург
Е. Б. Дубко
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации им. главного маршала авиации А.А. Новикова
Email: isaev3612@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Isaev S., Gritckevich М., Leontiev А., Popov I. Abnormal enhancement of separated turbulent air flow and heat transfer in inclined single-row oval-trench dimples at the narrow channel wall // Acta Astronautica. 2019. Vol. 163 (part. A). P. 202–207.
- Исаев С.А. Генезис аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в наклонных канавках на структурированных поверхностях // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2022. № 5. С. 13–24.
- Исаев С.А. Аэрогидродинамические механизмы интенсификации физико-энергетических процессов на структурированных энергоэффективных поверхностях с вихревыми генераторами // Теплофизика и аэромеханика. 2023. Т. 30. № 1. С. 83–88.
- Isaev S.A., Schelchkov A.V., Leontiev A.I., Gortyshov Yu.F., Baranov P.A., Popov I.A. Tornado-like heat transfer enhancement in the narrow plane-parallel channel with the oval-trench dimple of fixed depth and spot area // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2017. V. 109. P. 40–62.
- Исаев С.А., Гувернюк С.В., Никущенко Д.В., Судаков А.Г., Синявин А.А., Дубко Е.Б. Взаимосвязь аномальной интенсификации отрывного течения и экстраординарных перепадов давления в канавке на пластине при изменении угла наклона от 0 до 90° // Письма в ЖТФ. 2023. Т. 49. Вып. 15. С. 39–42.
- Зубин М.А., Зубков А.Ф. Структура отрывного обтекания цилиндрической каверны на стенке плоского канала // Механика жидкости и газа. 2022. № 1. С. 81–89.
- Isaev S., Leontiev A., Gritskevich M., Nikushchenko D., Guvernyuk S., Sudakov A., Chung K.-M., Tryaskin N., Zubin M., Sinyavin A. Development of energy efficient structured plates with zigzag arrangement of multirow inclined oval trench dimples // Int. J. Thermal Sciences. 2023. V. 184. № 107988.
- Sapozhnikov S.Z., Mityakov V.Yu., Mityakov A.V. Heatmetry: The Science and practice of heat flux measurement. Springer International Publishing, 2020. 209 p.
- Seroshtanov V., Gusakov A. Gradient heatmetry and PIV investigation of heat transfer and flow near circular cylinders // Inventions. 2022. № 7(3). Р. 80. https://doi.org/10.3390/inventions7030080.
- Sapozhnikov S.Z., Mityakov V.Y., Mityakov A.V., Gusakov A.A., Zainullina E.R., Grekov M.A., Seroshtanov V.V., Bashkatov A., Babich A.Y., Pavlov A.V. Gradient heatmetry advances // Energies. 2020. № 13. P. 6194. https://doi.org/10.3390/en13236194.
- ISO/IEC Guide 98-1:2009 – Uncertainty of Measurement – Part 1: Introduction to the Expression of Uncertainty in Measurement.
- Isaev S.A., Baranov P.A., Usachov A.E. Multiblock computational technologies in the VP2/3 package on aerothermodynamics. LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, 2013. 316 p.
- Van Doormaal J.P., Raithby G.D. Enhancement of the SIMPLE method for predicting incompressible fluid flow // Numerical Heat Transfer. 1984. V. 7. P. 147–163.
- Menter F.R. Zonal two equation k–ω turbulence models for aerodynamic flows // AIAA Paper. 1993. № 93. P. 21.
- Leonard B.P. A stable and accurate convective modeling procedure based on quadratic upstream interpolation // Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 1979. V. 19. № 1. P. 59–98.
- Van Leer B. Towards the ultimate conservative difference scheme V. A second order sequel to Godunov’s method // J. Comp. Phys. 1979. V. 32. P. 101–136.
- Rhie C.M., Chow W.L. A numerical study of the turbulent flow past an isolated airfoil with trailing edge separation // AIAA J. 1983. V. 21. P. 1525–1532.
- Pascau A., Garcia N. Consistency of SIMPLEC scheme in collocated grids. V European Conference on Computational Fluid Dynamics ECCOMAS CFD 2010. Lisbon, Portugal, 2010. 12 p.
- Saad Y. Iterative methods for sparse linear systems, 2nd ed., Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, 2003. 567 p.
- Demidov D. AMGCL: C++ library for solving large sparse linear systems with algebraic multigrid method. http://amgcl.readthedocs.org/.