А. Дердури1, З. Немуши1, А. Бенхасин1, К. Абед-Мераим2, А. Саку2 1Университет Ментури, Константин 1, Алжир aminaderdouri18@gmail.com 2Университет Ла-Рошель, Ла-Рошель, Франция kamel.abed-meraim@univ-lr.fr
Ключевые слова: осесимметричная ударная струя, гофрированная поверхность, квадратные канавки, модель турбулентности SST k-П‰, число Нуссельта
Страницы: 705-724
Численно исследуется влияние размера канавки на механическое и тепловое поведение круглой струи, ударяющейся об осесимметричную гофрированную поверхность. Геометрия ударной поверхности аналогична рассмотренной в экспериментальном исследовании Sagot et al. (2010, Int. J. Therm. Sci., 49, 1026-1030) [1]. Протестированы три вида квадратных канавок с боковыми длинами 1/8, 1/4 и 3,8 диаметра струи. Проведено сравнение полученных результатов со случаем плоской пластины. Отношение радиуса пластины к диаметру сопла составляет R/D = 6, расстояние от сопла до пластины - 2D, число Рейнольдса Re = 23000. Для учета эффектов турбулентности используется модель SST k-ω. В работе сделана попытка установить в какой мере ключевые параметры, такие как средняя скорость, турбулентная кинетическая энергия и температурные поля, влияют на характеристики теплопередачи. Локальный градиент температуры по нормали к стенке и, следовательно, локальный тепловой поток через границу раздела жидкость/стенка сильно зависят от этих параметров, что усиливает интерес к анализу распределений перечисленных определяющих факторов в пристенной струе и, в частности, в рециркуляционных зонах внутри полостей. Отмечено также их влияние на коэффициент трения, локальные и усредненные значения числа Нуссельта.
Рассмотрено математическое моделирование влияния колебаний углов атаки тела, обтекаемого высокоэнтальпийным воздушным потоком, на сопряженный тепломассообмен в теплозащитном материале при термохимическом разрушении конической части оболочки. Получены результаты численного исследования пространственного сверхзвукового обтекания вблизи тела, колеблющегося в плоскости тангажа. Изучено влияние колебаний тела с угловой скоростью в диапазоне 0-100 градус/с на характеристики тепломассопереноса.
И. Бушелкиа1, М. Феддауи2, Ю.Х. Бенкала1, А. Шареф2, Н. Лабси1 1Университет науки и технологий им. Хуари Бумедьена, Алжир, Алжир imene.bouchelkia1@gmail.com 2Университет им. Ибн Зохра, Адагир, Марокко m.feddaoui@uiz.ac.ma
Ключевые слова: теплозащита стенки, испарение жидкой пленки, тепломассоперенос, бинарная смесь, вертикальный канал
Страницы: 739-759
Выполнено численное моделирование влияния водных смесей гликоля или спирта на эффективность тепловой защиты стенки канала от потока горячего воздуха путем испарения пленки бинарной жидкости. С помощью конечно-разностной схемы решались сопряженные уравнения для обеих фаз, дополненные соответствующими граничными условиями и условиями на границе раздела фаз. В работе исследована эффективность теплозащиты стенки как функция концентрации гликоля или этанола в жидкой пленке. Обсуждаются результаты исследования интенсивности тепломассопереноса в зависимости от состава пленки, расхода жидкости, температуры и скорости газового потока. Они показали, что при низком расходе жидкости на входе в канал смесь этанол-вода является лучшим выбором для теплозащиты по сравнению со смесью гликоль-вода. При высоком входном расходе охлаждающей жидкости оба варианта демонстрируют схожие закономерности, если доля воды в смеси превышает 60 %. Присутствие этиленгликоля в смеси уменьшает теплоперенос через скрытое тепло. Следовательно, понижение температуры стенки достигается посредством явного переноса тепла. Смесь вода-этиленгликоль обеспечивает эффективную теплозащиту от потока горячего воздуха. Соответственно, самым важным фактором, влияющем на степень теплозащиты, является толщина пленки, которая работает как теплоизолятор. Применение чистой воды без примесей обеспечивает высокую теплозащиту, но при этом получение неразрывной жидкой пленки является сложной задачей. Кроме того, перенос явного тепла дает бóльший вклад в эффективность теплозащиты чем теплоперенос скрытого тепла.
На основе анализа большого массива экспериментальных данных по средней теплоотдаче и гидравлическому сопротивлению проведены расчеты динамической скорости на стенке в глубинных рядах поперечно обтекаемых турбулентным потоком теплоносителя коридорных и шахматных пучков труб. Также в работе выполнены расчеты затрат мощности по экспериментальным данным гидравлического сопротивления стержневых сборок. По полученным результатам определяется коэффициент пропорциональности между динамической скоростью и затратами мощности на прокачку теплоносителя. Предложенные расчетные формулы коэффициента пропорциональности позволяют вычислять средний коэффициент теплоотдачи в поперечно обтекаемых коридорных и шахматных пучках труб в широком диапазоне шагов стержневых упаковок и чисел Рейнольдса с помощью универсальной зависимости теплоотдачи от динамической скорости.
М. Грине1, Х. Хадидя2, А. З. Деллил1, А. Аббес2 1Университет Оран 2 им. Мохамеда Бен Ахмеда, Оран, Алжир grine890@gmail.com 2Университет науки и техники им. Мохамеда Будиафа, Оран, Алжир khadoc07@yahoo.fr
Ключевые слова: пленочное охлаждение, бархан, связанные отверстия, противовращающийся вихрь, анти-вихревые системы
Страницы: 787-797
Проводится численное исследование с целью улучшения эффективности пленочного охлаждения при помощи антивихревых компоновок. Рассмотрено четыре конфигурации, а именно: случаи с направленным по течению вдувом через цилиндрические отверстия (базовая конфигурация) и с установленной вверх по потоку преградой в форме бархана (BDSR), случай со связанными отверстиями и конфигурация, сочетающая преграду в форме бархана со связанными отверстиями. Рассмотрено влияние параметров вдува ( M = 0,5, 0,85, 1 и 1,5) на эффективность пленочного охлаждения. Результаты хорошо валидированы, и почти все структуры потока достаточно точно воспроизводятся вычислением с помощью RANS. Результаты показывают, что сочетание бархана со связанными отверстиями оказывает влияние на температуру и структуру потока, причем такая конфигурация существенно увеличивает эффективность пленочного охлаждения.
На основе визуального наблюдения псевдоожиженного слоя, определения уноса дисперсного материала слоя с помощью взвешивания материала через заданное время работы вихревой камеры, а также с помощью численного моделирования динамики псевдоожиженного слоя частиц сделаны выводы о характере псевдоожижения слоя и скорости уноса полифракционного материала слоя в вихревой камере с подачей воздуха через нижний и верхний торцевые завихрители в цилиндрической вихревой камере.
Представлены результаты экспериментального исследования изменения диаметров пузырей по мере удаления от места ввода газа в восходящем пузырьковом течении в наклонном плоском канале. Измерения проводились для приведенной скорости жидкости 0,51 м/с (Re = 12400) и при различных значениях расходного объемного газосодержания. Показано, что при малых значениях объемного расходного газосодержания (β < 2 %) коалесценция пузырей практически отсутствует, поэтому угол наклона канала и расстояние от места ввода газа в поток жидкости не оказывают влияния на средний диаметр газовых пузырей.
Сформировавшаяся в последние два десятилетия зависимость отечественной энергетики от импортных технологий, оборудования, запасных частей и материалов является сегодня серьезной угрозой энергобезопасности страны. К числу очевидных вызовов для отрасли можно также отнести тенденцию к ужесточению экологических норм и требований к генерирующему оборудованию. В статье представлено одно из возможных комплексных решений указанных проблем - использование технологии с применением бескомпрессорной парогазовой установки с полным улавливанием СО2 в жидком виде, разработанной в ОИВТ РАН совместно с НПО «Алмаз». Эта технология способна обеспечить высокоэффективную совместную выработку тепла и электричества на органическом топливе с минимальным негативным воздействием на окружающую среду. Возможно также использование данной установки в составе энерготехнологического комплекса с выработкой химического продукта. В предложенной схеме углеводородное топливо, поступающее из установки по разделению воздуха или от иного источника, сжигается в смеси кислорода, водяного пара и углекислого газа. Сжатие всех компонент происходит в жидкой фазе. Тепло отработанных газов утилизируется в развитой системе регенерации, после чего происходит конденсация водяных паров с использованием тепла конденсации для подогрева воды в теплосети и осаждение СО2 в жидкой фазе. Варьируя соотношение Н2О и СО2, можно в очень широких пределах изменять в соответствии с требованиями потребителя соотношение отпускаемых электрической и тепловой энергий. Оценки показывают, что по тепловой эффективности предложенная установка превосходит лучшие отечественные парогазовые установки и близка к уровню лучших мировых образцов комбинированных установок.
Статья посвящена экспериментальному исследованию процесса вскипания недогретой жидкости на прозрачном микронагревателе при импульсном тепловыделении. Получены зависимости максимального диаметра пузырей, скоростей их роста и времен ожидания вскипания от плотности теплового потока и степени недогрева жидкости в диапазонах 11÷32 МВт/м2 и 50÷75 K соответственно. Проведен расчет температуры вскипания жидкости для исследованных режимов с использованием программного пакета COMSOL Multiphysics.