Details

Настоящая работа посвящена исследованию влияния взаимного расположения ребер и модели турбулентности на характеристики течения и теплообмена в оребренном канале. Задачи, которые решались в ходе исследования: исследовать влияние размерности сетки на результаты численного моделирования; определить влияние модели турбулентности на результаты расчета развитого течения и теплообмена в канале с двусторонним оребрением; оценить влияние постановки задачи с использованием условия симметрии для половины канала и для полного канала; исследовать влияние взаимного расположения ребер в канале на течение и теплообмен. Для численного моделирования течения и теплообмена был использован программный пакет ANSYS Fluent v2021. Проведены расчеты для трех конфигураций канала с ребрами под наклоном 45∘ для трех чисел Рейнольдса, которые равнялись 3×104, 105 и 3×105. Проведено исследование влияния моделей турбулентности для варианта симметричного расположения ребер в половине расчетной области.  В результате было выявлено, что наибольшая теплоотдача наблюдается при шахматном расположении ребер. Однако возрастает и гидравлическое сопротивление канала. При симметричной и шахматной конфигурации ребер наблюдается симметрия течения. Наихудшие результаты для теплообмена получены при шахматном взаимном расположении ребер.

This work is dedicated to investigating the influence of rib arrangement and turbulence model on flow and heat transfer characteristics in a ribbed channel. The following tasks were addressed in the course of the study: to investigate the influence of mesh resolution on the results of numerical simulation; to assess the influence of the problem setup using symmetry conditions for half of the channel versus the full channel; to study the effect of rib arrangement on flow structure and heat transfer in the channel. Numerical simulations of flow and heat transfer were performed using ANSYS Fluent v2021. Calculations were carried out for three ribbed channel configurations with 45° inclined ribs and for three Reynolds numbers: 3×10⁴, 10⁵, and 3×10⁵. The influence of turbulence models was also studied for the symmetric rib configuration in a half-channel computational domain. As a result, it was found that the highest heat transfer is observed with the staggered rib arrangement. However, the hydraulic resistance of the channel also increases. Symmetry in the flow is observed for both symmetric and staggered rib configurations. The worst heat transfer performance was obtained with the staggered opposing rib arrangement.

• Содержание
• Список обозначений
• Введение
• 1.​Обзор литературы
• 2.​Постановка задачи
• 3.​Математическая модель и численный метод
• 3.1.​Уравнения баланса
  • 3.2.​Модели турбулентности
• 3.3.​Вычислительные аспекты
• 4.​Методические исследования
  • 4.1.​Валидационная задача
  • 4.2.​ Анализ сеточной зависимости решения
  • 4.3.​ Оценка влияния постановки задачи для симметричного расположения ребер
  • 5.​ Развитое течение в канале с различными схемами оребрения
  • 5.1.​Теплоотдача на оребренной стенке
  • 5.2.​Коэффициент трения на оребренной стенке
• Заключение
• Список литературы