Введение к работе
Актуальность проблеми. Диссертационная работа шшолнена в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР на 1986-1990 г.г. по коыплэксноа проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика" по теме І.9.1.2.1 "Экспериментальное и теоретическое исследование структуры стационарных и нестационарных течений с изот -рошой и анизотропной турбулентностью".
Её актуальность определяется широкой распространенностью нестационарных движений рабочих сред в технических устройствах, недостаточной изученностью влияния факторов нестационарности, вдува и продольного градиента давления на гидродинамику и теплообмен, необхо -дикостью совершенствования методов теплового и гидродинамического расчета проточных элементов аппаратов химической технологии и энергетических устройств при нестационарных режимах работы.
Цель работа. Исслодоватю закономерностей нестационарного турбулентного течения (НТТ) и теплоотдачи в пористой труба, для чего: а) рзиить ряд технических и методических вопросов измерений мгно -венных значений скорости и температуры, поверхностного трения и теплоотдачи в НТТ со вдувом; б) выполнить цикл измерений и получить опытные данные по трению и теплоотдаче, распределениям осредненных скоростей и температур, пульсадионных величин и их статистических моментов в неизотермическом НТТ со вдувом; в) произвести анализ и обобщение полученного материала с целью установления раздельного и совместного влияния факторов неизотермичности, вдува и гидродинамической нестационарнооти на осреднзнные характеристики течения, микроструктуру и теплоотдачу.
Научная новизна. При изучении НТТ в пористой трубе со вдувом получены новые данные по турбулентной структуре потока. Установле- ' но, что при вдува в области стенка канала сохраняется зона с линейным распределением скорости, причем толщина ее увеличивается с ростом продольной координаты и интенсивности вдува. Аналогичные зоны наблэдались и в температурных профилях. Указанные обстоятельства обеспечивали возможность определения параметров<[ІАи<91>при НТТ в трубе со вдувом по наклону профилей скорости и температуры в при -стеночных областях. Показано, что вдув при НТТ, в условиях проведения экспериментальных исследований, умэньшазт^^/Й^на 60, в изо -термическом НТТ, и на 20$ при неиэотермическом НТТ. По полученным
экспериментальным результатам в пористой трубе со вдувом составлен баланс турбулентной кинетической энергии <ТКЭ). Показано, что попе-ре чшй вдув способствует нарушению локального равновесия и сущест -венно увеличивает вклад конвективного переноса в общем балансе ТКЭ. Спектральный анализ ТТ со вдувоа показал заметное понижение доли ТКЭ, переносимой крупномасштабными вихрями, и увеличение доли энергии, переносимой вихрями болээ ігалких масштабов. Предложенная процедура, диагностики позволила при помощи оригинальной аппаратуры провести одновременное измерение в НТТ со вдувом полей скоростей и температур в различные момента времени. При этом установлено, что фактор вдува и нэизотермичности, действующие одновременно,способствуют подавлению влияния нэстационарности на характеристики ТТ.
На. защиту выносятся: результаты экспериментального исследования НТТ в пористой трубе с поперечным вдувом через стенку в изотермических и неизотермических условиях.
Практическая ценность. Результаты исследований пополнят банк данных по стационарным и НТТ в пористых трубах си вдувом, расширят представление о -турбулентной структуре и процессах переноса импульса и тепла. Экспериментальный материал может быть использован для теоретического анализа НТТ со вдувом в пористой трубе, при проектировании и расчетах различных энергетических устройств, з которых реализуются течения со вдувом.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной ра.боты докладывались на отчетных научно-технических конференциях КХТИ имени С.М.Кирова., І984-90-Г.Г.; на ШВсесоюзной конференции молодых исследователей "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" в г.Новосибирске, 1989 г.; на ІУ, У Всесоюзных школах молодых ученых и специалистов "Современные проблемы теплофизики" в г.Новосибирске в I98S и 1988 г.г.; на. УП Всесоюзной школе-семинаре "Современные проблемы газодинамики и тепломассообмена и пути повышения эффективности энергетических установок" в г.Каневе, 1989.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 статей и тезисов докладов на конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы, акта внедрения. Полный объем диссертации 206 страниц, основного текста - Ї2І, рисунков - 87. Список литературы включает 148 источников.