Развитие турбулентного отрывного течения в поле продольного градиента давления. Эксперимент и численное моделирование

Отрыв потока является одним из наиболее эффективных и распространенных методов интенсификации теплообмена. Работа посвящена неизученной области турбулентных отрывных потоков, развивающихся в поле как положительного (диффузор), так и отрицательного (конфузор) градиента давления. Такие течения часто реализуются в проточных трактах энергоустановок. Имеющиеся в литературе данные в основном связаны с исследованием масштабов отрывного течения в поле продольного градиента давления для плоского канала. Подробного экспериментального и численного исследований динамики и теплообмена турбулентного отрывного течения в ускоренных или замедленных потоках ранее не проводилось. Это же относится и к двухфазным отрывным течениям.

Применяется система осредненных осесимметричных RANS уравнений для двухфазного течения. Расчеты выполнены с использованием пакета собственных программ. Турбулентность жидкости моделировалась с применением эллиптической модели переноса компонент рейнольдсовых напряжений и k-ω SST модели турбулентности с учетом двухфазности потока. Модель двухфазного течения основана на использовании эйлерова описания для обеих фаз. В работе применяется двухскоростное и двухтемпературное приближение для случая потока с испаряющимися каплями жидкости. В работе учитывается обратное влияние дисперсной примеси на осредненные и пульсационные характеристики несущей фазы.

Локальный теплообмен. Отсутствие консервативности закона теплообмена при отрыве в градиентном потоке

Впервые выполнено экспериментальное и численное исследование влияния продольного градиента давления на структуру течения и теплообмен турбулентного потока за внезапным расширением потока. Установлено, что законы теплообмена, в отличие от безотрывного течения, не консервативны к продольному градиенту давления. Представление опытных данных в виде числа Стентона, учитывающего изменение скорости в локальном сечении канала, не приводит к обобщению результатов при различных углах наклона стенок канала. Турбулентность несущей фазы заметно возрастает для течения в диффузоре и существенно уменьшается для конфузора как в однофазном, так и в двухфазном потоке. Получено, что для конфузора максимальное значение числа Нуссельта возрастает с ростом градиента давления и понижается для диффузора в одно- и двухфазных режимах течения. Положение Numax сдвигается вниз по потоку при расширении диффузора, и приближается к уступу для случая конфузора в одно- и двухфазном газокапельном потоках.

ИТ СО РАН, г.н.с., д.т.н, проф. Терехов В.И., в.н.с., д.ф.-м.н. , проф. РАН Пахомов М. А., с.н.с., к.т.н. Дьяченко А. Ю., н.с., к.т.н. Богатко Т. В., вед. инж. Смульский Я. И., тел.: 8(383)316-67-36.