Details

Цель работы — анализ влияния геометрии препятствий (расстояния между ними) на структуру течения, вихревые образования, трение и теплообмен. Использовался RANS-подход с k-ω SST моделью турбулентности, в программе ANSYS Fluent. Выполнены расчеты для двух вариантов высоты пластинок, глубоко и неглубоко погруженных в пограничный слой, для 13 различных расстояний между препятствиями. Анализировались поля скорости, температуры, напряжения трения и теплоотдачи. Результаты показали, что V-образные ребра эффективно интенсифицируют теплообмен за счет создания вихревых структур и разрушения теплового пограничного слоя. Максимальная теплоотдача наблюдается при 12% расстоянии между препятствиями, по отношению к их размеру, а с увеличением расстояния интенсивность теплообмена снижается. Высокие ребра обеспечивают больший теплообмен, но создают большее сопротивление потоку. Работа подтвердила, что V-образные ребра являются эффективным способом усиления теплоотдачи в свободноконвективных потоках, что может быть полезно для проектирования систем охлаждения.

The objective of the study is to analyze the influence of fin geometry (spacing between them) on the flow structure, vortex formations, friction, and heat transfer. The RANS approach with the k-ω SST turbulence model was used in ANSYS Fluent. Calculations were performed for two plate heights—deeply and shallowly submerged in the boundary layer—and for 13 different fin spacings. Velocity and temperature fields, shear stress, and heat transfer were analyzed. The results showed that V-shaped fins effectively enhance heat transfer by generating vortex structures and disrupting the thermal boundary layer. The maximum heat transfer was observed at a 12% spacing between obstacles relative to their size, while increasing the spacing reduced heat transfer intensity. Taller ribs provided greater heat transfer but also increased flow resistance. The study confirmed that V-shaped fins are an effective means of enhancing heat transfer in free-convective flows, which can be useful for designing cooling systems.