ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ В УЗКОМ КАНАЛЕ ПРИ НАЛИЧИИ НА ОДНОЙ ИЗ СТЕНОК ОДНОРЯДНОГО ПАКЕТА НАКЛОННЫХ ТРАНШЕЙНЫХ ЛУНОК

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования аэродинамики течения в узком канале высотой прямоугольного сечения H = 20 мм и соотношением сторон, равным AR = 7.5 при наличии на его поверхности системы удлиненных траншейных лунок с поперечным сечением в форме цилиндрического сегмента. Лунки шириной D/H = 0.75 с относительной глубиной Δ/D = 0.22 и длиной L/D = 7 калибров располагаются под фиксированным углом к продольной оси канала, равным φ = 45°. Всего в пакете было семь траншей, шаг между ними оставался одним и тем же h/D = 2. Число Рейнольдса, рассчитанное по гидравлическому диаметру, в опытах по измерению компонент скоростей и пульсаций скорости было постоянным и равным Rech = 3.9 · 104. Гидравлические потери измерялись в широком диапазоне чисел Рейнольдса от Rech = 1.9 · 104 до Rech = 1.1 · 105. В экспериментах измерялись компоненты скорости и их пульсации в продольном и поперечном направлениях для канала с траншеями на одной стенке, а гидравлическое сопротивление канала с траншеями на одной и двух противоположных стенках. Установлено, что профили продольной скорости Uz значительно отличаются в зависимости от положения внутри лунки для всех исследованных траншей. На входной части траншеи, в которую втекает поток, формируется зона отрыва пограничного слоя. Протяженность этой зоны вдоль траншеи не превышает одного калибра и далее по размаху траншеи отрицательных величин скорости Uz не наблюдается. По мере продвижения вдоль траншеи, интенсивность вихревого движения газа внутри значительно ослабляется. Аналогичная структура течения наблюдалось авторами ранее (Теплофизика и аэромеханика. 2022. Т. 29. № 6. С. 935) в одиночной траншейной лунке с теми же геометрическими параметрами.

Об авторах

В. И Терехов

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.terekhov2010@yandex.ru
Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

И. А Чохар

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН

Email: dstarter1@mail.ru
Новосибирск, Россия

Н. Ян Лун

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; Новосибирский государственный технический университет

Email: yln1999@mail.ru
Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

Список литературы

  1. Терехов В.И., Терехов В.В., Чохар И.А., Ян Лун Н. Экспериментальное исследование структуры течения в одиночной траншейной лунке // Теплофизика и аэромеханика. 2022. Т. 29.№6. С. 935–947. Terekhov V.I., Terekhov V.V., Chokhar I.A., and Yan Lun N. Experimental investigation of the flow structure in a single trench dimple // Thermophys. Aeromech. 2022. V. 29. P. 887–898.
  2. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1990. 208 с.
  3. Ligrani P.M. Heat Transfer Augmentation Technologies for Internal Cooling of Turbine Components of Gas Turbine Engines // Int. J. of Rotating Machinery.2013. V. 2013, Article ID 275653, 32 p. http:// dx.doi.org/10.1155/2013/275653
  4. Rashidi S., Hormozi F., Sunden B., and Mahian O. Energy saving in thermal energy systems using dimpled surface technology – A review on mechanisms and applications // Appl. Energy. 2019. V. 259. P. 1491.
  5. Исаев С.А. Генезис аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в наклонных канавках на структурированных поверхностях // Изв. РАН. МЖГ. 2022.№5. С. 13–24.
  6. Terekhov V.I., Kalinina S.V., and Mshvidobadze Y.M. Heat transfer coefficient and aerodynamic resistance on a surface with a single dimple // J. Enhanc. Heat Transf. 1997. V. 4. No. 2.
  7. Tay C.M., Chew Y.T., Khoo B.C., and Zhao J.B. Development of flow structures over dimples // Experimental Thermal and Fluid Science. 2014.V. 52. P. 278–287.
  8. Zhou W., Rao Y., and Hu H. An experimental investigation on the characteristics of turbulent boundary layer flows over a dimpled surface // J. of Fluids Engineering. 2016. V. 138.№2. P. 021204.
  9. Wang Z., Yeo K.S., and Khoo B.C. DNS of low Reynolds number turbulent flows in dimpled channels // Journal of Turbulence. 2006. No. 7. P. N37.
  10. Mahmood G.I., Ligrani P.M. Heat transfer in a dimpled channel: combined influences of aspect ratio, temperature ratio, Reynolds number and flow structure// Int. J. Heat Mass Transfer. 2002. V. 45. P. 2011–2020.
  11. Turnow J., Kornev N., and Hassel E. Flow structures and heat transfer enhancement on asymmetric dimples // Int. Symp. Turbul. Shear Flow Phenomena. 2013. V. 2. P. 1–6.
  12. Saha K., Acharya S. Heat Transfer Enhancement Using Angled Grooves as Turbulence Promoters // J. Turbomachinery. 2014. V. 136. 081004.
  13. Zhang P., Rao Y., and Xie Y. Turbulent Flow Structure and Heat Transfer Mechanisms over Surface Vortex Structures of Micro V-Shaped Ribs and Dimples// Int. J. Heat and Mass Transfer. 2021.V. 178. P. 121611.
  14. Jordan C.N., Wright L.M. Heat transfer enhancement in a rectangular (AR=3:1) channel with V-shaped dimples // J. of Turbomachinery. 2013. V. 135.№1. 011028. P. 10. https://doi.org/10.1115/GT2011-46128
  15. Kornev N., Turnow J., Hassel E., Isaev S., and Wurm F.-H. Fluid mechanics and heat transfer in a channel with spherical and oval dimples // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 2010. V. 110/2010. P. 231–237.
  16. Yu C., Shao M., Zhang W.,Wang G., and Huang M. Study on heat transfer synergy and optimization of capsule-type plate heat exchangers // Processes. 2024. V. 12.№3. P. 604.
  17. Liu J., Song Y., Xie G., and Sunden B. Numerical modeling flow and heat transfer in dimpled cooling channels with secondary hemispherical protrusions // Energy. 2015. V. 79. P. 1–19.
  18. Калинин Э.Е., Дрейцер Г.Л., Копп И.З., Мякочин А.С. Эффективные поверхности теплообмена. М.: Энергоатомиздат, 1998. 408 с Kalinin E.K., Dreitser G.A., Kopp I.Z., and Myakotchin A.S. Efficient surfaces for heat exchangers. Fundamental sand design. Engl. ed.: A.E. Bergles and W. Begell.–NewYork; Wallingford : Begell House, com. 2002. – XIX. 392 p.
  19. Isaev S., Gritckevich М., Leontiev А., and Popov I. Abnormal enhancement of separated turbulent air flow and heat transfer in inclined single-row oval-trench dimples at the narrow channelwall // Acta Astronaut. 2019.V. 163 (Part A). P. 202–207. https://doi.org/10.1016/j.actaastro. 2019.01.033
  20. Терехов В.И., Чохар И.А., Ян Лун Н. Структура турбулентного течения в полуцилин -дрической траншее, расположенной на стенке плоского канала // ПМТФ. 2025. T. 66.№1.
  21. Зубин М.А., Зубков А.Ф. Структура отрывного обтекания цилиндрической каверны на стенке плоского канала // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2022.№1. С. 81–89.
  22. Isaev S.A., Guvernyuk S.V., Mikheev N.I., Popov I.A., and Nikushchenko D.V. Numerical and experimental study of abnormal enhancement of separated turbulent flow and heat transfer in inclined oval-trench dimples on the plate and on the narrow channel wall // J. of Phys.: Conf. Ser. 2021. 2039. 012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2039/1/012009
  23. Давлетшин И.А., Душин Н.С., Душина О.А., Михеев М.И., Шакиров Р.Р., Исаев С.А. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление плоского канала с дискретной шероховатостью стенки в виде наклонных траншейных лунок // Теплофизика и Аэромеханика. 2023. T. 30.№4. C. 669–674. Davletshin I.A., Dushin N.S., Dushina O.A., Mikheev N.I., Shakirov R.R., and Isaev S.A. Heat transfer and hydraulic resistance of a flat channel with discrete wall roughness in the form of inclined trench dimples// Thermophys. Aeromech. 2023. V. 30. P. 631–636. https://doi.org/10.1134/S0869864323040030
  24. Mironov A., Isaev S., Skrypnik A., and Popov I. Numerical and physical simulation of heat transfer enhancement using oval dimple vortex generators – Review and recommendations // Energies. 2020. V. 13. P. 5243.
  25. Галаев С.А., Левченя А.М., Рис В.В., Смирнов Е.М. Винтовая длиннопериодическая структура ядра турбулентного потока в нагреваемом прямоугольном канале с наклонными ребрами на одной из стенок // Журнал технической физики. 2024. Т. 94. Вып. 11. С. 1799–1808.
  26. Nazari S., Zamani M., and Moshizi S.A. Comparative study on the influence of depth, number and arrangement of dimples on the flow and heat transfer characteristics at turbulent flow regimes // Heat and Mass Transfer. 2018. V. 54 P. 2743–2760.
  27. Liu J., Xie G., and Simon T.W. Turbulent flow and heat transfer enhancement in rectangular channels with novel cylindrical grooves// Int. J. Heat and Mass Transfer. 2015. V. 81. P. 563–577. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.10.021

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).