УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ...................................................................................... 6
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 8
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВИХРЕГЕНЕРАТОРОВ В ВИДЕ ТРЕХМЕРНЫХ ВЫЕМОК РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ .............................................................................. 16
1.1 Исследования гидродинамики и теплоотдачи на поверхностях с трехмерными выемками различной формы ........................................................................................ 16
1.2 Генезис трехмерных хорошообтекаемых форм поверхностных интенсификаторов теплообмена в виде выемок ........................................................ 31
1.3 Применение интенсификаторов в виде выемок различной формы в практических приложениях .......................................................................................... 39
1.4 Выводы по главе 1 и постановка цели и задач исследований ............................ 46
ГЛАВА 2 – МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТЕПЛООТДАЧИ В ПЛОСКИХ ЩЕЛЕВЫХ КАНАЛАХ С ВИХРЕГЕНЕРАТОРАМИ В ВИДЕ СИСТЕМ ВЫЕМОК ПРИ ВЫНУЖДЕННОЙ КОНВЕКЦИИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ............................................................................ 49
2.1. Визуализация картин обтекания одиночных вихрегенераторов ....................... 49
2.1.1. Описание экспериментального стенда ............................................................ 49
2.1.2 Методика проведения высокоскоростной визуализации ................................. 53
2.1.3 Методика проведения гидравлических исследований при течении воды....... 55
2.1.4. Методика обработки экспериментальных данных ....................................... 56
2.2. Визуализация температурных полей при обтекании одиночных вихрегенераторов .......................................................................................................... 57
2.2.1 Описание экспериментального стенда ............................................................. 57
2.2.2 Методика проведения тепловизионной визуализации ..................................... 60
3
2.3 Исследование гидравлического сопротивления и теплоотдачи в плоских щелевых каналах с вихерегенераторами при вынужденной конвекции теплоносителя ................................................................................................................ 61
2.3.1 Описание экспериментального стенда ............................................................. 61
2.3.2 Методика проведения исследований .................................................................. 65
2.3.3 Методика обработки экспериментальных данных ......................................... 66
2.3.4 Оценка неопределенности измерений ................................................................ 69
2.4.5 Результаты тестовых опытов ......................................................................... 71
2.4 Выводы по главе ...................................................................................................... 74
ГЛАВА 3 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ С ОВАЛЬНО-ТРАНШЕЙНЫМИ ИНТЕНСИФИКАТОРАМИ ТЕПЛООТДАЧИ .... 75
3.1 Объект исследования .............................................................................................. 75
3.2 Анализ результатов численных исследований систем овально-траншейных выемок, отобранных для последующего обобщения ................................................ 78
3.3. Визуализация обтекания одиночных овально-траншейных выемок ................ 86
3.4. Исследование распределения температур в рельефах с овально-траншейными выемками ........................................................................................................................ 87
3.5. Особенности течения в щелевых каналах с удлиненными выемками ............. 89
3.6 Исследование коэффициентов гидравлического сопротивления каналов с системами овально-траншейных выемок ................................................................... 91
3.6.1 Результаты исследования коэффициентов гидравлического сопротивления каналов с однорядной системой овально-траншейных выемок ............................ 91
3.6.2 Результаты исследования коэффициентов гидравлического сопротивления каналов с многорядной системой овально-траншейных выемок .......................... 93
3.7 Исследование средних коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с системами овально-траншейных выемок в щелевых каналах .................................. 94
3.7.1 Результаты исследования коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с однорядными системами овально-траншейных выемок в щелевых каналах ......... 94
4
3.7.2 Результаты исследования коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с многорядными системами овально-траншейных выемок в щелевых каналах ....... 96
3.8 Оценка теплогидравлической эффективности щелевых каналов с системами овально-траншейных выемок ....................................................................................... 97
3.9 Верификация результатов численных исследований теплогидравлических характеристик в каналах с системами овально-траншейных выемок ..................... 98
3.10 Сравнительный анализ эффективности каналов с различными типами выемок ....................................................................................................................................... 100
3.11 Прогнозирование теплогидравлических характеристик каналов с овально-траншейными выемками ............................................................................................ 101
3.11.1 Рекомендации для расчетной оценки теплогидравлических характеристик каналов с овально-траншейными выемками ............................................................ 101
3.11.2 Рекомендации для расчетной оценки теплогидравлических характеристик каналов с овально-траншейными выемками ............................................................ 103
3.12 Выводы по главе 3 ............................................................................................... 104
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ С ОВАЛЬНО-ДУГОВЫМИ ИНТЕНСИФИКАТОРАМИ ТЕПЛООТДАЧИ ........... 107
4.1. Объект исследования ........................................................................................... 107
4.2. Визуализация обтекания одиночных овально-дуговых выемок ..................... 110
4.3. Исследование распределения температур в рельефах с овально-дуговыми выемками ...................................................................................................................... 112
4.4.1 Результаты исследования коэффициентов гидравлического сопротивления каналов с однорядной системой овально-дуговых выемок ................................... 114
4.4.2 Результаты исследования коэффициентов гидравлического сопротивления каналов с многорядной системой овально-дуговых выемок ................................. 115
4.5 Исследование средних коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с системами овально-дуговых выемок в щелевых каналах ....................................... 117
5
4.5.1 Результаты исследования коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с однорядными системами овально-дуговых выемок в щелевых каналах ............... 117
4.5.2 Результаты исследования коэффициентов теплоотдачи на поверхностях с многорядными системами овально-дуговых выемок в щелевых каналах ............. 118
4.6 Оценка теплогидравлической эффективности щелевых каналов с системами овально-дуговых выемок ............................................................................................ 120
4.7. Выводы по главе 4 ................................................................................................ 121
ГЛАВА 5 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООТДАЧИ В КАНАЛЕ С ВЫЕМКАМИ В ФОРМЕ БУМЕРАНГА .......... 123
5.1 Объект исследования ............................................................................................ 123
5.2 Методология численного исследования ............................................................ 125
5.2.1 Основные уравнения ........................................................................................ 126
5.2.2. Модель турбулентности ............................................................................... 128
5.2.4 Расчетная сетка ............................................................................................. 138
5.2.5 Граничные условия .......................................................................................... 140
5.2.6 Задание теплофизических свойств ................................................................ 141
5.2.7 Валидация и верификация результатов расчета .......................................... 141
5.3 Анализ результатов численного исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления в каналах с выемкой в форме бумеранга........................................ 143
5.4 Выводы по главе 5. ................................................................................................ 151
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 152
Список литературы ..................................................................................................... 154
Приложение 1 .............................................................................................................. 176
Приложение 2 .............................................................................................................. 177
