Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик гладкой и вихреобразующей поверхностей в следе за цилиндром
Автор: Николай Александрович Киселёв
Соавторы: А.Г. Здитовец, М.М. Стронгин, Ю.А. Виноградов
Организация: Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Проведены результаты экспериментальных исследований коэффициентов теплоотдачи и сопротивления на гладкой и облуненной поверхностях в следе за поперечно установленным цилиндром. Коэффициент сопротивления определялся путем непосредственного взвешивания моделей на однокомпонентных тензометрических весах, для определения коэффициента теплоотдачи применялся метод нестационарного теплообмена.
На расстоянии 796 мм от начала рабочего канала (длина 1080 мм, высота 30мм и ширина 300 мм) поперек потока (параллельно нижней стенке) устанавливался цилиндр диаметром d=8 мм. Зазор между нижней стенкой и цилиндром менялся в диапазоне 0-21 мм (цилиндр устанавливался с зазором в 0-11 мм с шагом 1 мм и с зазором 21 мм). Локальные значения коэффициентов теплоотдачи определялись на расстоянии x/d=0-20.625 от задней кромки цилиндра. Осредненные значения коэффициентов сопротивления определялись на участке x/d=12.5-20.625 [1].
В экспериментах исследовались гладкая поверхность и поверхность с шахматной компоновкой лунок с продольным и поперечным шагами 8 и 9 мм (глубина лунок – 1мм, диаметр пятна – 7.75 мм).
Получены следующие результаты:
Значения коэффициента сопротивления гладкой поверхности cxsm/cx0, отнесенные к коэффициенту сопротивления гладкой поверхности в невозмущенном потоке cx0 менялись в диапазоне cxsm/cx0=(‑1.65)‑(1.95) в зависимости от положения цилиндра и не зависели от числа Рейнольдса набегающего потока. Локальные значения интенсификации теплообмена на гладкой стенке менялись в диапазоне Stsm/St0=1.0-2.65.
Значения относительного коэффициента сопротивления облуненной поверхности cxd/cxsm, менялись в диапазоне cxd/cxsm=(‑1.1)‑(1.3) (увеличивались при уменьшении зазора). Локальные значения интенсификации теплообмена на обуненной стенке варьировались в диапазоне Std/Stsm=0.8‑1.55 и практически не зависели от положения цилиндра.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 18-08-00413 и СП-4006.2018.1.
1. Experimental investigation of the influence of large-scale vortex structures on heat transfer and drag on a smooth wall / N. A. Kiselev, A. G. Zditovets, Y. A. Vinogradov, M. M. Strongin // Journal of Physics: Conference Series. — 2017. — Vol. 891, no. 012149. — P. 1–8.
