Вплив температурного фактора на втрату стійкості течії на початковій ділянці труби

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВоропаєв, Геннадій Олександрович
dc.contributor.authorБаскова, Олександра Олександрівна
dc.date.accessioned2021-03-15T15:17:28Z
dc.date.available2021-03-15T15:17:28Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenBackground. Improving the energy efficiency of heat exchangers is possible by developing the heat exchange surface and changing the flow regime in order to reduce hydraulic losses. The processes of transition from laminar to turbulent regime, exactly as from turbulent to laminar, depend on a large number of factors, including temperature, that affecting the viscosity of the flow and, respectively, the Prandtl number. Another feature of the transitional flow regime is the sharp nature of the change in the heat exchange intensity even with small changes in the Reynolds number, which creates certain difficulties in working with it. Objective. The purpose of the paper is: studying the processes of stability loss and transition to the turbulent regime in the initial section of the pipe with a partially developed surface; determining the influence of the temperature factor on the relationship of hydraulic and thermal flow parameters. Methods. Numerical experiment using direct numerical simulation (DNS) and instruments of the Ansys Fluent software. Results. The threshold values of the temperature gradient at which the flow in a pipe of a given length, for a given Reynolds number loses stability, are determined. The dependences of the temporal and spatial scales of arising disturbances and their growth rates from the combination of the Reynolds number and temperature gradient are determined. The interrelation of wall shear stress values with heat flux values is shown. Dynamic and thermal characteristics of the flow in the area of the corrugated surface were obtained, on the basis of which the threshold values of the temperature gradient at which the partial corrugation is energy efficient are determined. Conclusions. An increase in temperature gradient leads to an earlier generation and intensification of the vortex motion, which causes an increase in convective heat transfer at the fixed Reynolds number. The location of the corrugated insert in relation to the place of the finite perturbations genesis, along with the geometry of the corrugation, significantly changes the dynamic and thermal characteristics of the flow.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Повышение энергоэффективности теплообменных аппаратов возможно путем развития поверхности теплообмена и изменения режима течения с целью уменьшения гидравлических потерь. Процессы перехода из ламинарного в турбулентный режим, ровно как и из турбулентного в ламинарный, зависят от большого количества факторов, в том числе от температурного, влияющего на вязкость потока и, соответственно, на число Прандтля. Еще одной особенностью переходного режима течения является резкий характер изменения в интенсивности теплообмена даже при небольших изменениях в числе Рейнольдса, что создает определенные трудности в работе с ним. Цель исследования. Изучить процессы потери устойчивости и перехода к турбулентному режиму на начальном участке трубы с частично развитой поверхностью. Определить влияние температурного фактора на взаимосвязь гидравлических и тепловых параметров потока. Методика реализации. Численный эксперимент с применением метода прямого численного моделирования (DNS) средствами программного обеспечения Ansys Fluent. Результаты исследования. Определены пороговые значения температурного напора, при которых поток в трубе данной длины, при заданном числе Рейнольдса, теряет устойчивость. Определены зависимости временных и пространственных масштабов возникающих возмущений и скорости их роста в зависимости от сочетания числа Рейнольдса и температурного напора. Показана взаимосвязь значений напряжения трения с величинами теплового потока. Получены динамические и тепловые характеристики потока в области гофрированной поверхности, на основании которых определены пороговые значения температурного напора, при которых частичное гофрирование является энергоэффективным. Выводы. Рост температурного напора приводит к более ранней генерации и интенсификации вихревого движения, обуславливающего рост конвективного теплообмена при фиксированном числе Рейнольдса. Размещение гофрированной вставки по отношению к месту зарождения конечных возмущений, наряду с геометрией гофрирования, существенно изменяет динамические и тепловые характеристики потока.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Підвищення енергоефективності теплообмінних апаратів можливе завдяки розвиненню поверхні теплообміну і зміні режиму течії з метою зменшення гідравлічних втрат. Процеси переходу з ламінарного в турбулентний режим, як і з турбулентного в ламінарний, залежать від великої кількості факторів, у тому числі від температурного, який впливає на в’язкість потоку і, відповідно, на число Прандтля. Ще однією особливістю перехідного режиму течії є різкий характер зміни в інтенсивності теплообміну навіть за невеликих змін у числі Рейнольдса, що створює певні труднощі в роботі з ним. Мета дослідження. Дослідити процеси втрати стійкості та переходу до турбулентного режиму на початковій ділянці труби з частково розвиненою поверхнею. Визначити вплив температурного фактора на взаємозв’язок гідравлічних і теплових параметрів потоку. Методика реалізації. Числовий експеримент із застосуванням методу прямого числового моделювання (DNS) засобами програмного забезпечення Ansys Fluent. Результати дослідження. Визначено порогові значення температурного напору, за яких потік у трубі даної довжини, при заданому числі Рейнольдса, втрачає стійкість. Визначено залежності тимчасових і просторових масштабів виникаючих збурень і швидкості їх зростання залежно від поєднання числа Рейнольдса і температурного напору. Показано взаємозв'язок значень напруження тертя із величинами теплового потоку. Отримано динамічні й теплові характеристики потоку в області гофрованої поверхні, на підставі яких визначено порогові значення температурного напору, за яких часткове гофрування є енергоефективним. Висновки. Зростання температурного напору приводить до більш ранньої генерації та інтенсифікації вихрового руху, що обумовлює зростання конвективного теплообміну за фіксованого числа Рейнольдса. Розміщення гофрованої вставки відносно місця зародження кінцевих збурень, разом із геометрією гофрування, істотно змінює динамічні та теплові характеристики потоку.uk
dc.format.pagerangeС. 16-23uk
dc.identifier.citationВоропаев, Г. О. Вплив температурного фактора на втрату стійкості течії на початковій ділянці труби / Г. О. Воропаев, O. O. Баскова // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2019. – № 3(125). – С. 16–23. – Бібліогр.: 10 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.3.175745
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/39977
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.sourceНаукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2019, № 3(125)uk
dc.subjectтечія в трубіuk
dc.subjectстійкість потокуuk
dc.subjectінтенсифікація теплообмінуuk
dc.subjectгофруванняuk
dc.subjectпочаткова ділянка трубиuk
dc.subjectтемпературний напірuk
dc.subjectчисло Прандтляuk
dc.subjectflow in the pipeuk
dc.subjectflow stabilityuk
dc.subjectheat transfer intensificationuk
dc.subjectcorrugationuk
dc.subjectinitial section of the pipeuk
dc.subjecttemperature gradientuk
dc.subjectPrandtl numberuk
dc.subjectтечение в трубеuk
dc.subjectустойчивость потокаuk
dc.subjectинтенсификация теплообменаuk
dc.subjectгофрированиеuk
dc.subjectначальный участок трубыuk
dc.subjectтемпературный напорuk
dc.subjectчисло Прандтляuk
dc.subject.udc532.542uk
dc.titleВплив температурного фактора на втрату стійкості течії на початковій ділянці трубиuk
dc.title.alternativeTemperature factor effect on the flow stability loss in the pipe initial sectionuk
dc.title.alternativeВлияние температурного фактора на потерю устойчивости течения на начальном участке трубыuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
NVKPI2019-3_02.pdf
Розмір:
869.36 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(125)