канд. техн. наук, старший научный сотрудник Института механики и машиностроения Казанского научного центра РАН
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
Modern technologies allow to create new porous materials with the different matrix structure. One of the areas of their practical use is to apply to the body a porous permeable ring to intensify heat transfer or alternatively, for thermal insulation. In this paper the separated nonisothermal flow of a viscous incompressible fluid around a circular cylinder coated with a porous permeable layer with a given thickness is investigated numerically at moderate Reynolds numbers. The layer is made of high thermal conductivity and thermal insulation materials. To describe the fluid motion used non-stationary Navier-Stokes and energy equations. It is assumed that the material permeable layer has a corpuscular structure. The filtration flow in the porous layer is determined by the non-linear two-term Ergun law, which takes into account the inertial effects. In the numerical experiments varies of Reynolds number and Darcy number. The drag coefficient of the body, the length of the vortex wake, the surface temperature of the porous layer, the Nusselt number calculated. It is found that the flow separation can be observed with both core and surface layer depending on the permeability. The length of the vortex area increases with increasing Reynolds number and decreases with increasing Darcy number. The effect of matrix permeability and thermal conductivity of the material on the heat exchange of the body and the liquid is analyzed.
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.