Влияние топологии нагретой поверхности на эффективность теплообмена между стенкой и жидким теплоносителем

  • Р.А. Степанов Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • А.Н. Сухановский Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • А.Ю. Васильев Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Е.Н. Попова Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • В.В. Титов Институт механики сплошных сред УрО РАН
Ключевые слова: конвекция, турбулентность, теплоперенос, крупномасштабная циркуляция, фрактальные поверхности

Аннотация

Исследование направлено на поиск новых решений, позволяющих повысить эффективность теплообмена. Рассматриваются пассивные методы, которые могут иметь широкое применение в теплообменных системах в секторе ЖКХ и промышленности. Проведены экспериментальные и численные исследования свойств вихревой структуры конвективных течений в зависимости от величины управляющих параметров и формы нагреваемых поверхностей. Задача исследовалась в двухмерной и трехмерной постановках. На основе данных численного моделирования было показано, что изменение конфигурации распределения температуры приводит к существенному изменению структуры крупномасштабного течения. Установлено, что использование фрактального нагрева позволяет значительно снизить уровень пульсаций теплопотока без потерь в эффективности теплопереноса.

Сведения об авторах

Р.А. Степанов, Институт механики сплошных сред УрО РАН
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт механики сплошных сред УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ИМСС УрО РАН)
А.Н. Сухановский, Институт механики сплошных сред УрО РАН
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, ИМСС УрО РАН
А.Ю. Васильев, Институт механики сплошных сред УрО РАН
кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, ИМСС УрО РАН
Е.Н. Попова, Институт механики сплошных сред УрО РАН
кандидат физико-математических наук, инженер-исследователь, ИМСС УрО РАН
В.В. Титов, Институт механики сплошных сред УрО РАН
инженер-исследователь, ИМСС УрО РАН; e-mail: titov.v@icmm.ru

Литература

  1. Васильев А.Ю., Сухановский А.Н., Степанов Р.А. Конвективная турбулентность в кубической полости при неоднородном нагреве нижней границы // Вычислительная механика сплошных сред. - 2019. - № 1. - С. 17-26.
  2. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий А.А.Устойчивость конвективных течений. - М.: Наука, 1989. - 320 c.
  3. Зимин В.Д., Фрик П.Г. Турбулентная конвекция. - М.: Наука, 1988. - 178 c.
  4. Ahlers G., Grossmann S., Lohse D. Heat transfer and large-scale dynamics in turbulent Rayleigh-Benard convection // Rev. Mod. Phys. - 2009. - Vol. 81. - № 2. - P. 503-537.
  5. Chilla F., Schumacher J. New perspectives in turbulent Rayleigh-Benard convection // Eur. Phys. J. E. - 2012. - Vol. 35, № 7. - P. 58.
  6. Sukhanovskii A., Evgrafova A., Popova E. Horizontal rolls over localized heat source in a cylindrical layer // Physical D: Nonlinear Phenomena. - 2016. - Vol. 316. - P. 23-33.
  7. Miroshnichenko I., Sheremet M. Turbulent natural convection heat transfer in rectangular enclosures using experimental and numerical approaches: A review // Renew Sustain Energy Rev. - 2018. - Vol. 82. - P. 40-59. DOI.
  8. Vasiliev A., Sukhanovskii A. and Frick P. Turbulent convective flows in a cubic cavity at high Prandtl number // Journal of Physics: Conference Series. - 2016. - Vol. 754. - P. 022010.
  9. Titov V. and Stepanov R. Heat transfer in the infinite layer with a fractal distribution of a heater // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2017. - Vol. 208. - P. 012039.
Опубликован
2020-07-22
Как цитировать
Степанов, Р., Сухановский, А., Васильев, А., Попова, Е., & Титов, В. (2020). Влияние топологии нагретой поверхности на эффективность теплообмена между стенкой и жидким теплоносителем. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, (2), 17-22. https://doi.org/https://doi.org/10.7242/2658-705X/2020.2.2
Выпуск
Раздел
Статьи