Введение
ГЛАВА 1 Проблема интенсификации теплообмена в современной теплотехнике 35
1 1 Актуальность проблемы Условия, определяющие выбор метода интенсификации теплообмена 35
1 2 Экспериментальные исследования методов интенсификации теплообмена . 42
1 3 Теоретические методы расчета интенсификации теплообмена современное состояние вопроса и обоснование необходимости их дальнейшего совершенствования 45
1.4 Постановка задачи теоретического исследования 58
ГЛАВА 2 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах с периодически расположенными поверхностными турбулизаторами 60
2 1 Моделирование интенсифицированного изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах на основе четырехслоиной схемы турбулентного пограничного слоя 60
2 1 1 Модификация четырехслоиной модели турбулентного пограничного слоя для условий высоких турбулизаторов или теплоносителей в виде капельных жидкостей 60
2 1 2 Моделирование изотермического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена на основе четырехслойной схемы турбулентного пограничного слоя 84
2 1 3 Моделирование изотермического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для условий плавно очерченных турбулизаторов . 85
2 1 4 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и больших или малых шагов 91
2 14 1 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и очень больших шагов 92
2 14 2 Моделирование изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и малых шагов 97
2 1 5 Зависимость теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с высокими турбулизаторами от величины шага между ними Задача о выборе оптимального шага между турбулизаторами . 100
2 1 6 Проблема интенсификации теплообмена при высоких числах Рейнольдса(Ке>106) 107
2 2 Моделирование интенсифицированного теплообмена на основе интегральных соотношений С.С Кутателадзе—А И Леонтьева для турбулентного пограничного слоя . 121
2 2 1 Аналитическое решение интегрального уравнения энергии для теплового пограничного слоя для открытых впадин 123
2 2 11 Тепловой пограничный слой за выступом (отрыв) 123
2 212 Тепловой пограничный слой после точки присоединения (присоединение) 124
2 2 13 Число Нуссельта для рассматриваемого вида канала 126
2 2 21 Аналитическое решение интегрального уравнения импульсов для динамического пограничного слоя для открытых впадин 126
2 2 2 2 Динамический пограничный слой после точки присоединения (присоединение) 126
2 2 2 3 Динамический пограничный слой за выступом (отрыв) 126
2 2 2 4 Осредненные значения касательного напряжения трения 129
2 2 2 5 Коэффициент сопротивления трению 129
2 2 2 6 Аналитическое решение интегрального уравнения импульсов для динамического пограничного слоя для открытых впадин при линейном профиле скорости на его границе . 131
2 2 2 7 Моделирование теплообмена и трения на основе интегральных соотношений С С Кутателадзе—А И Леонтьева в продольно омываемых пучках труб с поперечным оребрение. 133
2 3 Численное моделирование гидродинамики и теплообмена в каналах с турбулизаторами с помощью зональной низкорейнольдсовой модели Ментера ... 138
23 1 Расчетная сетка Расчет траекторий и окружных скоростей 140
2 3 2 Модификация вычислительного комплекса для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с турбулизаторами 146
2 3 3 Верификация вычислительного комплекса для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с турбулизаторами 148
2 34 Анализ результатов параметрических исследований 151
2 3 4 1 Влияние формы выступов, их высоты и шага, а также числа Рейнольдса на интегральные характеристики . 151
2 3 4 2 Обобщающие эмпирические зависимости для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления для труб с турбулизаторами различного поперечного сечения. . .. 156
2 3 4 3 Влияние геометрических и режимных параметров структурные особенности течения и локальную теплоотдачу 158
2 4 Корреляционный анализ используемых теоретических моделей исследования теплообмена при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена 173
2 5 Основные выводы и практические рекомендации по расчету изотермического теплообмена и гидравлического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена 188
ГЛАВА 3 Моделирование неизотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах с периодически расположенными поверхностными турбулизаторами . 192
3 1 Моделирование неизотермического теплообмена при турбулентном течении газообразного теплоносителя в трубах в условиях интенсификации теплообмена 199
3 2 Моделирование неизотермического теплообмена при турбулентном течении теплоносителя в виде капельной жидкости в трубах в условиях интенсификации теплообмена 206
3 3 Моделирование неизотермического сопротивления при турбулентном течении теплоносителя в трубах в условиях интенсификации теплообмена 216
3 4 Моделирование неизотермического гидравлического сопротивления при турбулентном течении в каналах в условиях интенсификации теплообмена для случаев относительно высоких выступов и очень больших или очень малых шагов 229
3 5 Общие практические рекомендации по расчету неизотермического теплообмена и сопротивления при турбулентном течении в трубах в условиях интенсификации теплообмена 239
3 6 Основные выводы относительно моделирования неизотермического теплообмена и сопротивления при турбулентном течении в трубах в условиях интенсификации теплообмена . 241
ГЛАВА 4 Моделирование неизотермического теплообмена и сопротивления при течении реактивного топлива (РТ) сверхкритических давлений (СКД) в условиях интенсификации теплообмена 242
4 1 Моделирование неизотермического теплообмена при течении
реактивного топлива сверхкритических давлений в условиях
интенсификации теплообмена 247
4 2 Моделирование неизотермического сопротивления при течении топлива
сверхкритических давлений в условиях интенсификации теплообмена 280
4 3 Основные выводы и практические рекомендации по моделированию
неизотермических теплообмена и гидравлического сопротивления при
турбулентном течении в трубах реактивного топлива сверхкритических
давлений в условиях интенсификации теплообмена . 292
ГЛАВА 5 Моделирование теплообмена и гидравлического сопротивления в кольцевых и плоских каналах в условиях интенсификации теплообмена с помощью поверхностных турбулизаторов 295
5.1 Моделирование гидравлического сопротивления в условиях интенсификации теплообмена для кольцевых и плоских каналов с турбулизаторами 318
5 1 1 Расчетные зависимости для радиуса максимальной скорости для кольцевых и плоских каналов с турбулизаторами 298
5 2 Моделирование теплообмена в условиях интенсификации теплообмена для кольцевых и плоских каналов с турбулизаторами 311
5 3 Моделирование теплообмена в кольцевых каналах с турбулизаторами с помощью семислойной модели турбулентного пограничного слоя 318
5 4 Моделирование интенсифицированного теплообмена в продольно
омываемых пучках труб с поперечным оребрением с помощью
шестислойной модели турбулентного пограничного слоя 324
5 4 1 Интенсификация теплообмена в продольно омываемых пучках труб с поперечным оребрением . 324
5 4 2 Математическая модель теплообмена в кольцевых каналах с турбулизаторами 326
5 5 Основные выводы и практические рекомендации по моделированию
теплообмена и гидравлического сопротивления для кольцевых и плоских
каналов и продольно обтекаемых пучков труб с турбулизаторами 335
ГЛАВА 6 Моделирование предельного теплообмена посредством турбулизации потока в каналах 337
6 1 Моделирование предельного изотермического теплообмена посредством турбулизации потока в каналах 337
6 1 1 Предельный изотермический теплообмен в трубах с точки зрения турбулизации 337
6 111 Моделирование предельного изотермического теплообмена в трубах с точки зрения турбулизации на основе двухслойной модели турбулентного пограничного слоя 337
6112 Моделирование предельного изотермического теплообмена в трубах с точки зрения турбулизации на основе трехслойной модели турбулентного пограничного слоя . 341
6 113 Моделирование предельных изотермических теплообмена и сопротивления при турбулентном течении в каналах за счет турбулизации потока 350
6 114 Моделирование предельного изотермического сопротивления при турбулентном течении за счет турбулизации потока в шероховатых трубах малого диаметра 366
6 115 Моделирование предельного изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах за счет турбулизации потока на базе уравнения баланса турбулентной пульсационной энергии 376
6 1 2 Моделирование предельного изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах за счет турбулизации потока для условий применения ленточных закручивателей в трубах с турбулизаторами 378
6 12 1 Модель предельного изотермического теплообмена при турбулентном течении в каналах за счет турбулизации потока для условий применения ленточных закручивателей в трубах с турбулизаторами 380
6 2 Моделирование предельного изотермического теплообмена посредством турбулизации потока в кольцевых и плоских каналах 392
6 2 1 Моделирование предельного изотермического теплообмена посредством турбулизации потока в кольцевых каналах 392
6 2 2 Моделирование предельного теплообмена при искусственой турбулизации потока в плоских каналах 398
6 3 Моделирование предельного неизотермического теплообмена посредством турбулизации потока в каналах 441
6 3 1 Моделирование предельного неизотермического теплообмена посредством турбулизации потока в каналах для газообразных теплоносителей . . 441
6 3 11 Влияние неизотермичности на предельный теплообмен посредством турбулизации потока . 441
6 3 12 Моделирование интенсификации предельного неизотермического теплообмена 415
6313 Расчет предельного неизотермического сопротивления 415
6 3 14 Расчет предельного неизотермического теплообмена 416
6 315 Расчет предельного неизотермического теплообмена с помощью дополнительного допущения wx I wx = 1 420
6 3 16 Анализ расчетных значений предельного неизотермического теплообмена и сопротивления для газообразного теплоносителя 423
6 3 17 Основные выводы относительно моделирования предельного неизотермического теплообмена посредством турбулизации потока в каналах для газообразного теплоносителя 424
6 3 2 Моделирование предельного неизотермического теплообмена посредством турбулизации потока в каналах для теплоносителей в виде капельных жидкостей 427
6 3 2 1 Влияние неизотермичности на предельный теплообмен для капельных жидкостей посредством турбулизации потока 427
6 3 2 2 Моделирование интенсификации предельного неизотермического теплообмена для капельной жидкости 428
6 3 2 3 Расчет предельного неизотермического сопротивления для капельной жидкости . . 429
6 3 2 4 Расчет предельного неизотермического теплообмена для капельной жидкости 430
6 3 2 5 Анализ расчетных значений предельного неизотермического теплообмена и сопротивления для капельных жидкостей 434
6 3 3 Решении задачи о предельном теплообмене в трубах с точки зрения турбулизации потока с учетом неизотермичности на основе двухслойной схемы турбулентного пограничного слоя 437
6 3 4 Основные выводы относительно моделирования предельного неизотермического теплообмена посредством турбулизации потока в каналах 442
6 4 Общие выводы и практические рекомендации по моделированию
предельного теплообмена посредством турбулизации потока в каналах 444
ГЛАВА 7 Моделирование теплообмена и гидравлического сопротивления в каналах с поперечными кольцевыми канавками 446
7 1 Сущность и механизм интенсификации теплообмена с помощью поперечных канавок в кольцевых каналах и в продольно омываемых пучках труб 446
7 2 Моделирование теплообмена и трения в кольцевом канале с канавками на внутренней трубе 448
7 2 1 Моделирование теплообмена и трения в канале с канавками на внутренней трубе в турбулентном пограничном слое 452
7 211 Теплообмен на стенке . 452
7 2 12 Теплообмен в канавке 452
7 213 Осредненный теплообмен в канале . 452
7 2 21 Трение на стенке 453
7 2 2 2 Трение в канавке 453
7 2 2 3 Осредненный коэффициент напряжений трения 453
7 2 2 4 Коэффициент сопротивления трению 454
7 2 3 Расчет теплообмена и трения в кольцевом канале с канавками на внутренней трубе 455
7 3 Теплообмен и трение в продольно омываемых пучках труб с канавками . 463
7 4 Интенсификация теплообмена в кольцевых каналах при односторонних комбинированных турбулизаторах типа "выступ—канавка" 470
7 4 1 Моделирование теплообмена и трения в кольцевых каналах при односторонних комбинированных 11 турбулизаторах типа "выступ—канавка" . 474
7 4 11 Теплообмен между выступами 474
7 4 12 Теплообмен в канавке 476
7 4 13 Осредненный теплообмен в кольцевом канале при односторонних
комбинированных турбулизаторах типа "выступ—канавка" 476
7 4 2 1 Трение между выступами 476
7 4 2 2 Трение в канавке 477
7 4 2 3 Осредненный коэффициент напряжений трения 477
7 4 2 4 Коэффициент сопротивления трению 477
7 5 Основные выводы и практические рекомендации по расчету теплообмена и гидравлического сопротивления в каналах с поперечными кольцевыми канавками 481
ГЛАВА 8 Технические приложения моделирования теплообмена в условиях его интенсификации при турбулентном течении в каналах . 483
8ю1 Интенсификация теплообмена в каналах системы охлаждения реактивных двигателей в целях снижения температуры стенок без поверхностных отложений . . 483
8 1 1 Постановка задачи исследования 484
8 1 2 Описание математической модели 486
8 1 3 Описание расчетной модели 488
814 Результаты исследования выводы 490
8 2 Интенсификация теплообмена в каналах системы охлаждения реактивных двигателей в целях уменьшения образования отложений на поверхностях каналов . 495
8 2 1 Постановка задачи исследования и описание математической модели . 496
8 2 2 Результаты исследования 497
8 3 Влияние теплового потока на температуру стенки 499
8 4 Основные выводы относительно интенсификации теплообмена в каналах системы охлаждения реактивных двигателей 504
Заключение 505
Список использованной литературы
