Расчет ламинарного неизотермического обтекания кругового цилиндра с проницаемым слоем

  • Моренко И.В. Институт механики и машиностроения Казанского научного центра Российской академии наук, Казань, Россия
  • Снигерёв Б.А. Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, Казань, Россия
УДК: 536.242

Аннотация

В данной работе проводится численный расчет отрывного неизотермического обтекания вязкой несжимаемой жидкостью кругового цилиндра, покрытого пористым проницаемым слоем заданной толщины из высокотеплопроводного и теплоизоляционного материалов при умеренных числах Рейнольдса. Для описания движения жидкости используются нестационарные уравнения Навье-Стокса и энергии. Фильтрационное течение в пористом слое определяется двучленным нелинейным законом Эргуна, учитывающим инерционные эффекты. В ходе численных экспериментов варьируются числа Рейнольдса и Дарси. Рассчитываются коэффициент сопротивления тела, длина вихревого следа, температура поверхности пористого слоя, число Нуссельта. Анализируется влияние проницаемости матрицы и коэффициента теплопроводности материала на гидродинамику и теплообмен тела и жидкости.

Ключевые слова: пористый проницаемый слой, ламинарный поток, теплообмен

Информация об авторах

Ирина Вениаминовна Моренко
канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института механики и машиностроения Казанского научного центра РАН
e-mail: morenko@imm.knc.ru
Борис Александрович Снигерёв
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник Института механики и машиностроения Казанского научного центра РАН, ведущий научный сотрудник кафедры теоретических основ теплотехники Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева
e-mail: snigerev@imm.knc.ru

Литература

  1. Попов И.А. Гидродинамика и теплообмен в пористых теплообменных элементах и аппаратах. Интенсификация теплообмена. Казань: Центр инновационных технологий, 2007. 240 с.
  2. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. 416 с.
  3. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982. 472 с.
  4. Nield D.A., Bejan A. Convection in Porous Media. Springer, 1992. 408 p.
  5. Ozkan G.M., Oruc V., Akilli H., Sahin B. Flow around a cylinder surrounded by a permeable cylinder in shallow water // Exp. Fluids. 2012. №53. P. 1751-1763. doi: 10.1007/s00348-012-1393-2
  6. Gözmen B., Akilli H., Şahin B. Vortex control of cylinder wake by permeable cylinder // Journal of the Faculty of Engineering and Architecture. 2013. Vol. 28. No. 2. P. 77-85.
  7. Sobera M.P., Kleijn C.R. T-RANS simulations of subcritical flow with Heat transfer past a circular cylinder surrounded by a thin porous Layer // Flow Turbulence Combust. 2008. No. 80. P. 531-546. doi: 10.1007/s10494-008-9150-6
  8. Budaraju S., Stewart W.E., Porter W.P. Prediction of forced ventilation in animal fur from a measured pressure distribution // Proc. R. Soc. Lond. B. 1994. No. 256. P. 41-46.
  9. Klausmann K., Ruck B. Flow around circular cylinders with partial porous coating // Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik". 9-11 September 2014. Karlsruhe. P. 15.1-15.8.
  10. Lin G., Liu J. Hydrodynamic performance of combined cylinders structure with dual arc-shaped porous outer walls // Sci. China-Phys. Mech. Astron. 2012. No. 55. P. 1963-1977.
  11. Rashidi S., Tamayol A., Valipour M.S., Shokri N. Fluid flow and forced convection heat transfer around a solid cylinder wrapped with a porous ring // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. No. 63. P. 91-100.
  12. Моренко И.В., Федяев В.Л. Особенности обтекания цилиндра двухфазным потоком // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2010. № 4. С. 52-58.
  13. Yu P., Zeng Y., Lee T.S., Chen X.B., Low H.T. Steady flow around and through a permeable circular cylinder // Computers & Fluids. 2011. No. 42. P. 1-12. doi:10.1016/j.compfluid.2010.09.040
Выпуск
Страницы
71-76
Прислано
2015-05-18
Опубликовано
2015-06-25