7
Численное решение сопряженной задачи газодинамики и теплообмена
му» времени τ с использованием модели многомерного погранично-
го слоя [12], благодаря которой уравнения течения идеального газа и
вязкого газа также разделяются. Решение уравнений идеального газа
ищется во всей области
V
1
течения газового потока с граничными ус-
ловиями непроницаемости на твердой стенке, затем полученное реше-
ние идеального потока на твердой стенке для плотности, касательных
компонент скорости и температуры: ρ
b
,
,
b
b
v
τ
= ⋅ τ
v
θ
b
переносится на
внешнюю поверхность условного пограничного слоя, на которой фор-
мулируются следующие условия для системы уравнений (1)–(3):
Σ
b
: ρ = ρ
b
,
v
·
n
= 0,
v
· τ =
v
b
τ
, θ = θ
b
,
(16)
где τ — единичный касательный вектор в поверхности пограничного
слоя. Численный метод решения задачи газодинамики (1)–(3) для иде-
ального газа на основе схем TVD описан в работах [7, 13, 15]. Решение
системы уравнений (1), (2) c условиями (5)–(8), (9) в области
V
1
прово-
дится до установления.
Численное моделирование по разработанному алгоритму осущест-
влялось с помощью программного комплекса Sigma, разработанного
на кафедре ФН-11 МГТУ им. Н.Э. Баумана [15–17].
Результаты численного моделирования.
Были проведены не-
сколько серий вариантного численного моделирования прогрева
конструкций створок жалюзи ВЗР с ПОС. Изменялись следующие
параметры:
температура холодного воздуха в диапазоне θ
e
= –10...–50 °С.
скорость обтекающего потока холодного воздуха в диапазоне
5…20 м/с;
мощность электронагревателя
W
, приходящегося на один элемент
жалюзи ВЗР, в диапазоне 100…1000 Вт.
В расчетах варьировались значения плотности теплового потока
q
w
=
γW/ S
, где γ — тепловой эквивалент передачи электрической энер-
гии в тепловую;
S
— площадь нагреваемой поверхности створок жа-
люзи. В качестве материалов опорной стойки ВЗР была выбрана сталь
со следующими характеристиками:
ρ
s
= 7,8 г/см
3
,
c
s
= 0,8 кДж/(кг ·К),
λ
s
= 5 Вт/(м·К). В результате численных расчетов было получено значе-
ние коэффициента теплообмена на поверхности ВЗР: α = 0,4 Вт/(м·К).
На рис. 3–6 показаны некоторые из полученных результатов чис-
ленного моделирования параметров воздушного потока, обтекающего
конструкцию жалюзи ВЗР с ПОС при температуре холодного воздуха
θ
e
= 50° C, скорости
v
e
= 5 м/с и плотности теплового потока обогрева-
теля
q
W
= 210 Вт/м
2
.
