Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Экспериментальное исследование турбулентного пограничного слоя при наличии в нем прямоугольного перфорированного выступа

Опубликовано: 05.07.2019

Авторы: Афанасьев В.Н., Кон Дехай, Гетя С.И., Трифонов В.Л.

Опубликовано в выпуске: #7(91)/2019

DOI: 10.18698/2308-6033-2019-7-1897

Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов

Отрывные течения широко применяются в космической технике, авиации, газовых турбинах и др. Отрыв течения и его повторное присоединение могут служить мощным средством интенсификации тепломассообменных процессов, причем его организация достаточно проста и надежна в технологическом отношении.
Представлены результаты экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена в отрывной зоне до и за одиночным прямоугольным перфорированным выступом, расположенным на плоской пластине, обогреваемой по закону qст = const. Экспериментальные измерения выполнены с использованием трубки Пито — Прандтля и термоанемометрического комплекса Dantec Dynamics, что позволило получить новые как средние, так и пульсационные характеристики турбулентного пограничного слоя. Проанализировано влияние степени перфорации выступа и расположения отверстий в нем на эффективность теплоотдачи. Установлено, что застойные и рециркуляционные зоны как перед перфорированными выступами, так и за ними смещаются, уменьшаются или исчезают. Исследования показали, что струйные потоки, падающие на поверхность теплообмена из отверстий перфорации за перфорированными выступами, обеспечивают увеличение теплоотдачи по сравнению со сплошными выступами.


Литература
[1] Afanasiev V.N., Veselkin V.Yu., Leontiev A.I., Skibin A.P., Chudnovsky Ya.P. Thermohydraulics of Flow Over Isolated Depressions (Pits, Grooves) in a Smooth Wall. Heat Transfer Research, 1993, vol. 25 (1), pp. 22–56.
[2] Isaev S.A., Leontiev A.I., Kudryavtsev N.A. Numerical Simulation of Hydrodynamics and Heat Transfer under Conditions of Turbulent Transverse Flow Past a “Trench” an a Plane Surface. High Temp., 2005, vol. 43 (1), pp. 89–102.
[3] Afanasyev V.N., Chudnovsky Ya.P., Leontiev A.I., Roganov P.S. Turbulent Flow Friction and Heat Transfer Characteristics for Spherical Cavities on a Flat Plate. Exp. Therm. Fluid Sci., 1993, vol. 7 (1), pp. 1–8.
[4] Leontiev A.I., Kiselev N.A., Burtsev S.A., Strongin M.M., Vinogradov Y.A. Experimental Investigation of Heat Ttransfer and Drag on Surfaces with Spherical Dimples. Exp. Therm. Fluid Sci., 2016, vol. 79, pp. 74–84.
[5] Larichkin V.V., Yakovenko S.N. Effect of Boundary-Layer Thickness on the Structure of a Near-Wall Flow with a Two-Dimensional Obstacle. J. Appl. Mech. Tech. Phys., 2003, vol. 44 (3), pp. 76–84.
[6] Wang L., Salewski M., Sunden B. Turbulent Flow in a Ribbed Channel: Flow Structures in the Vicinity of a Rib. Exp. Therm. Fluid Sci., 2010, vol. 34, pp. 165–176.
[7] Afanasiev V.N., Kong D.H. Rectangular Ribs in Turbulent Boundary Layer on the Initially Smooth Surface. J. Phys. Conf. Ser., 2017, vol. 891, 012140.
[8] Terekhov V.I., Yarygina N.I., Zhdanov R.F. Heat Transfer in Turbulent Separa-ted Flows in the Presence of High Free-Stream Turbulence. Int. J. Heat Mass Transf., 2003, vol. 46, pp. 4535–4551.
[9] Smulsky Ya.I., Terekhov V.I., Yarygina N.I. Heat Transfer in Turbulent Separated Flow Behind a Rib on the Surface of Square Channel at Different Orientation Angles Relative to Flow Direction. Int. J. Heat Mass Transf., 2012, vol. 55, pp. 726–733.
[10] Tariq A., Panigrahi P.K., Muralidhar K. Flow and Heat Transfer in the Wake of a Surface-Mounted Rib with a Slit. Exp. Fluids, 2004, vol. 37, pp. 701–719.
[11] Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. Москва, Машиностроение, 1990, 206 с.
[12] Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. Ленинград, Энергия, Ленингр. отд., 1980, 144 с.
[13] Терехов В.И., Богатко Т.В., Дьяченко А.Ю., Смульский Я.И., Ярыгина Н.И. Теплообмен в дозвуковых отрывных потоках. Терехова В.И., ред. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016, 247 с.
[14] Liou T.M., Chen S.H. Turbulent Heat and Fluid Flow in a Passage Disturbed by Detached Perforated Ribs of Different Heights. Int. J. Heat Mass Transf., 1998, vol. 41, pp. 1795–1806.
[15] Hwang J.J., Lia T.Y., Liou T.M. Effect of Fence Thickness on Pressure Drop and Heat Transfer in a Perforated-Fenced Channel. Int. J. Heat Mass Transf., 1998, vol. 41, pp. 811–816.
[16] Sara O.N., Pekdemir T., Yapici S., Yilmaz M. Heat-Transfer Enhancement in a Channel Flow with Perforated Rectangular Blocks. Int. J. Heat Fluid Flow, 2001, vol. 22, pp. 509–518.
[17] Nuntadusit C., Wae-hayee M., Bunyajitradulya A., Eiamsa-ard S. Thermal Visualization on Surface with Transverse Perforated Ribs. Int. Commun. Heat Mass Transf., 2012, vol. 39, pp. 634–639.
[18] Huang K.D., Tzeng S.C., Jeng T.M., Wang J.R., Cheng S.Y., Tseng K.T. Experimental Study of Fluid Flow and Heat Transfer Characteristics in the Square Channel with a Perforation Baffle. Int. J. Heat Mass Transfer, 2008, vol. 35, pp. 1106–1112.
[19] Buchlin J.M. Convective Heat Transfer in a Channel with Perforated Ribs. Int. J. Therm. Sci., 2002, vol. 41, pp. 332–340.
[20] Karwa R., Maheshwari B.K., Karwa N. Experimental Study of Heat Transfer Enhancement in an Asymmetrically Heated Rectangular Duct with Perforated Baffles. Int. Commun. Heat Mass Transf., 2005, vol. 32, pp. 275–284.
[21] Jorgensen F.E. How to Measure Turbulence with Hot-Wire Anemometers — a Practical Guide. Skovlunde, Dantec Dynamics, 2002, 73 p.
[22] Moffat R.J. Describing the Uncertainties in Experimental Results. Exp. Therm. Fluid Sci., 1988, vol. 1(1), pp. 3–17.
[23] Clauser F.H. The Turbulent Boundary Layer. Adv. Appl. Mech., 1956, vol. 4, pp. 1–51.
[24] Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. Москва, Энергия, 1972, 342 с.