Решение задачи конвективного теплообмена в винтовой системе координат

Авторы

  • Никита Георгиевич Разуванов Объединенный институт высоких температур (ОИВТ) РАН, Москва, Российская Федерация

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.2.14

Ключевые слова:

криволинейная система координат, дифференциальные уравнения сохранения, гидродинамика, теплообмен, жидкие металлы

Аннотация

Задачи гидродинамики и теплообмена в каналах с винтовым течением среды предлагается решать в винтовой системе координат. В частности, подобная задача рассматривается здесь для подъемного течения жидкого металла в обогреваемом кольцевом канале с винтовым ребром. Задача имеет отношение к теплообмену при обтекании тепловыделяющего элемента в активной зоне ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем. В работе на языке тензорного анализа представлен вывод дифференциальных уравнений сохранения массы, импульса и энергии применительно к среде жидкого металла в криволинейных (винтовых) координатах. За основу взяты хорошо известные уравнения в цилиндрической системе, в которые предлагается добавить дополнительные члены, необходимые для перехода к винтовым координатам. Метод численного расчета в винтовой системе координат в значительной степени упрощает описание геометрии задачи, построение расчетной сетки, запись граничных условий, представление и последующую обработку результатов. В соответствии с предложенной методикой получены поля скорости, давления и температуры при турбулентном течении жидкого металла в кольцевом канале с винтовым ребром. Сравниваются данные двух вариантов определения теплообмена: в канале с прямым ребром и в канале с закрученным (винтовым) ребром. Проведенные исследования показывают существенное влияние закрутки ребра на характеристики течения и теплоотдачи. Наличие зазора между ребром и внешней трубой усиливает эффекты закрутки.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Захаров А.Г., Листратов Я.И. Численное моделирование турбулентного течения и теплообмена жидкометаллического теплоносителя в кольцевом канале с закрученной лентой // Тепловые процессы в технике. –2017. – Т. 9, № 7. – С. 290-296.

Беляев И.А., Генин Л.Г., Крылов С.Г., Новиков А.О., Разуванов Н.Г., Свиридов В.Г. Экспериментальные исследования теплоотдачи и полей температуры в моделях, имитирующих тепловыделяющие сборки активной зоны ядерного реактора с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем // Теплоэнергетика. – 2015. – № 9. – С. 34-40. DOI

Токарев Ю.Н. Уравнения теплообмена закрученных потоков в полярно-спиральных координатах // Вестник МЭИ. – 2004. – № 5. – C. 115-117.

Митрофанова О.В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах с завихрителями (аналитический обзор) // ТВТ. – 2003. – Т.41, № 4. – С. 587-633.

Бессонова М.П., Пономарева М.А., Якутенок В.А. Расчет течения степенной жидкости в одношнековом экструдере // Вестн. Том. гос. ун-та. Математика и механика. – 2017. – № 49. – С. 81-93. DOI

Kelbin О., Cheviakov A.F., Oberlack M. New conservation laws of helically symmetric, plane and rotationally symmetric viscous and inviscid flows // J. Fluid Mech. – 2013. – Vol. 721. – P. 340-366. DOI

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Дрофа. – 2003. – 840 с.

Борисенко А. И., Тарапов И.Е. Векторный анализ и начала тензорного исчисления. – М.: Высшая школа, 1966. – 252 с.

Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1 .– СПб.: Лань, 2004. – 528 с.

Артемов В.И., Яньков Г.Г., Карпов В.Е., Макаров М.В. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена в элементах теплотехнического и энергетического оборудования // Теплоэнергетика. – 2000. – № – C. 52-59.

Поддубный И.И., Разуванов Н.Г. Исследование гидродинамики и теплообмена при опускном течении жидкого металла в канале прямоугольного сечения в компланарном магнитном поле // Теплоэнергетика. – 2016. – -№ 2. – с. 13-21. DOI

Загрузки

Опубликован

2018-07-23

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Разуванов, Н. Г. (2018). Решение задачи конвективного теплообмена в винтовой системе координат. Вычислительная механика сплошных сред, 11(2), 175-184. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.2.14