Научный отчет № 5425

Название

Турбулентное число Прандтля в пристенной области: влияние молекулярного числа Прандтля, поперечного вдува (отсоса) и продольного градиента давления.

Авторы

Леонтьев А.И., Лущик В.Г., Макарова М.С., Виноградов Ю.А.

Аннотация

С использованием дифференциальной модели турбулентности, дополненной уравнением переноса для турбулентного потока тепла, проведено численное исследование зависимости турбулентного числа Прандтля Prt от молекулярного числа Прандтля, интенсивности вдува (отсоса) газа через проницаемую стенку и параметра ускорения (торможения) набегающего потока на пластине, а также влияния на турбулентное число Прандтля Prt, молекулярного числа Прандтля и отсоса газа на стенке в трубе. В качестве газовых теплоносителей рассмотрены воздух и смеси гелия с ксеноном и гелия с аргоном, а в качестве жидкостных теплоносителей - ртуть, вода и трансформаторное масло. Поскольку точность определения величины Prt, невелика, а для некоторых теплоносителей экспериментальные зависимости для Prt, вообще отсутствуют, верификацию полученных расчетных зависимостей для Prt, не всегда удается провести. Поэтому для косвенного подтверждения полученных расчетных зависимостей Prt проведено сравнение результатов расчета с имеющимися в литературе экспериментальными данными для величин, входящих в определение Prt: профилей температуры, скорости, турбулентных потоков тепла и трения, а также коэффициентов трения и теплообмена (чисел Нуссельга и Стантона). Полученные результаты расчетов согласуются с имеющимися экспериментальными данными для турбулентного числа Прандтля и величинами, входящими в его определение. Проведено исследование влияния переменности Prt на характеристики теплообмена, в частности, на число Пуссельта. Показано, что отличие числа Пуссельта, определенного в предположении постоянства Prt от результатов, полученных в расчетах с использованием уравнения для турбулентного потока тепла, возрастает с уменьшением и увеличением молекулярного числа Прандтля. Вдув, отсос и положительный и отрицательный градиент давления также увеличивают это отличие.

Год публикации

2018 г.

Объём

44 с.

Научный руководитель

Леонтьев А.И.

Ключевые слова

турбулентное число Прандтля, молекулярное число Прандтля, вдув (отсос) газа, ускорение (торможение) потока, дифференциальная модель турбулентности.