Абдимуталипова З.К.   Курбаналиев А.Ы.  

Моделирование методом крупных вихрей воздушно-струйного теплообмена при умеренных числах Рейнольдса

Докладчик: Абдимуталипова З.К.


Абдикерим Ырысбаевич Курбаналиев– д.ф.-м.н., профессор
Ошский государственный университет
Кыргызстан, 723500, г. Ош, ул. Ленина-331,e-mail: kurbanaliev@rambler.ru
Зейнура Каныбековна Абдимуталипова– преподаватель
Ошский государственный университет
Кыргызстан, 723500, г. Ош, ул. Ленина-331,e-mail: 1986zeinura@gmail.com
        Аннотация: В данной статье представлены результаты LES моделирования,  воздушно-струйная теплопередача при умеренных числах Рейнольдса (4400, 10000 и 23000) на расстоянии от отверстия до пластины H / D = 5. Полученные данные с использованием программного пакета Open FOAM, сравниваются с существующими эмпирическими и численными результатами.
      Ключевые слова: LES моделирование, стена мишени, воздушная струя, модель Смагоринского, Open FOAM
   Для повышения теплоотдачи струйный удар является обычным методом. Увеличение нормального градиента скорости и интенсивности турбулентности потока жидкости вблизи поверхности соударения, может улучшить теплообмен [3]. Поскольку лед на автомагистралях и городских дорогах зимой вреден, оказывая значительное влияние на безопасность водителей и пассажиров, он создает потребность в эффективных средствах для удаления льда. Кроме того, изучение теплообмена со встречной струей имеет большое значение в науке о теплофизике.
        Многие численные исследования были проведены с помощью метода прямого численного моделирования (DNS), усредненного по Рейнольдсу моделирования уравнений Навье-Стокса (RANS) и моделирование крупных вихрей (LES). Существование разделительных вихрей  было подтверждено в области пристеночной струи, и было обнаружено, что вторичные вихри связаны с радиально отклоненными первичными вихрями, создаваемыми круговым слоем сдвига струи, в то время как первичные вихревые структуры, которые достигают стенки, были спиральными, а не осесимметричными.
   Основываясь на динамической модели Смагоринского (DSM), LES моделирование нормально падающего круглого воздушно-струйного теплопередачи при умеренных числах Рейнольдса (4400, 104 и 2.3 × 104) и на расстоянии от отверстия до пластины H / D = 5  было проведено с OpenFOAM со следующими выводами:
1. Нормально проникающая круглая воздушно-струйная теплопередача и соответствующие отклоненные структуры турбулентного потока на целевой пластине тесно зависят от условий воздушной струи.
2. Среднее число Нуссельта на основе LES моделирования согласуется удовлетворительно с измеренными эмпирическими результатами, указывающий, что модель DSM подсетей и OpenFOAM, безусловно, имеет потенциал для численного моделирования некоторых задач теплотехники.
3.  Верхние и боковые открытые границы могут быть назначены для условий постоянного давления, при которых разрешается обратный поток на открытых границах.
4. Чтобы гарантировать достоверность результатов LES моделирования, оценки должны быть сделаны путем прогнозирования коэффициента шага с помощью метода, о котором недавно сообщалось [10].
Список литературы
1. https://openfoam.org/version/5-0/.
2. Jambunathan, K., Lai, E., Moss, M. A., and Button, B. L., A Review of Heat Transfer Data for Single Circular Jet Impingement, International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 13, pp. 106–115, 1992.
3. Viskanta, R., Heat Transfer to Impinging Isothermal Gas and Flame Jets, Experimental Thermal Fluid Science, vol. 6, pp. 111–134, 1993.
4.  Ichimiya, K., and Yoshida, Y., Oscillation Effect of Impingement Surface on Two-Dimensional Impingement Heat Transfer, ASME Journal of Heat Transfer, vol. 131, pp. 011701-1–011701-6, 2009.
5. Baughn, J. W., and Shimizu, S., Heat Transfer Measurements From a Surface With Uniform Heat Flux and an Impinging Jet, ASME Journal of Heat Transfer, vol. 111, no. 4, pp. 1096–1098, 1989.
6.  Cooper, D., Jackson,D. C., Launder, B. E., and Liao, G. X., Impinging Jet Studies for Turbulence Model Assessment I. Flow-Field Experiments, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 36, no. 10, pp. 2675–2684, 1993.
7.  Hadz˘iabdic, M., and Hanjalic, K., Vortical Structures and Heat Transfer in a Round Impinging Jet, Journal of Fluid Mechanics, vol. 596, pp. 221–260, 2008.
8. Uddin, N., Neumann, S. O., Weigand B., Younis, B. A., Large-Eddy Simulations and Heat-Flux Modeling in a Turbulent Impinging Jet, Numerical Heat Transfer, Part A, vol. 55, pp. 906–930, 2009.
9.  Tao, W. Q., Numerical Heat Transfer, pp. 333–431, Xi’an Jiantong University Press, P.R. China (in Chinese), 2001.
10.  Smirnov, N. N., Betelin, V. B., Shagaliev, R. M., Nikitin, V. F., Belyakov, I. M., Deryuguin, Yu. N., Aksenov, S. V., Korchazhkin, D. A., Hydrogen Fuel Rocket Engines Simulation Using LOGOS Code, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 39, pp. 10748–10756, 2014


К списку докладов