Разработка методов повышения теплогидравлических характеристик поверхностей с регулярным рельефом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат наук Киселёв, Николай Александрович

• Киселёв, Николай Александрович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Киселёв, Николай Александрович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1. Сферические лунки

1.2. Лунки сложной формы

1.3. Визуализация течения и вопрос уменьшения сопротивления

1.4. Течение и теплообмен в облуненных трубах

1.5. Применение лунок в каналах охлаждения энергоустановок

1.6. Обобщение данных по теплогидравлическим характеристик лунок

1.7. Выводы по Главе 1

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД, ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ

2.1. Экспериментальный стенд

2.2. Параметры течения в рабочем канале стенда

2.2. Обработка данных

2.2.1. Определение коэффициента сопротивления

2.2.2. Определение коэффициента теплоотдачи

2.3. Неопределенности измерения

2.4. Выводы по Главе 2

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Рассматриваемая геометрия

3.2. Локальное распределение коэффициентов теплоотдачи

3.3. Влияние числа Рейнольдса на интенсификацию теплообмена и увеличение сопротивления

3.3.1. Зависимость коэффициента теплоотдачи от числа Рейнольдса

Стр.

3.3.2. Зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса

3.3.3. Теплогидравлическая эффективность

3.4. Осредненные значения теплогидравлической эффективности и относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления

3.4.1. Коридорная компоновка

3.4.2. Шахматная компоновка

3.4.3. Лунки сложной формы

3.5. Сравнение с опубликованными данными

3.6. Выводы по Главе 3

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕНА

4.1. Интенсификаторы теплообмена

4.2. Целевые функции интенсификации теплообмена

4.3. Критерии теплогидравлической эффективности

4.4. Выбор оптимального типа интенсификатора

4.5. Сравнение различных способов интенсификации теплообмена

4.6. Выводы по Главе 4

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В - ширина канала, м, предел смещения;

с - теплоемкость, Дж/(кг-К);

ср - теплоемкость при постоянном давлении Дж/(кг-К);

С/ - коэффициент сопротивления трения;

сх - коэффициент сопротивления;

с( - коэффициент сопротивления формы;

(1, Б - диаметр, м;

Ор - диаметр пятна лунки, м;

¥ - усилие на плавающем элементе, Н;

О - расход теплоносителя в теплообменном аппарате, кг/с;

к - глубина лунки/высота выступа, м;

Н - высота канала, м;

I - длина матрицы теплообменного аппарата, м;

Ь - длина канала, м;

М - число Маха;

п - количество измерений;

N - мощность на прокачку, Вт, количество переменных;

р - давление, Па;

Q - тепловая мощность, Вт;

Я - радиус, м;

Б - индекс точности, площадь, м2;

5 - плотность нанесения лунок;

^н - величина генерации энтропии, Вт/К;

число единиц производства энтропии; погонная плотность теплового потока, Вт/м;

1Х, Ц - продольный и поперечный шаги лунок, мм;

? - критерий Стьюдента;

Т - температура, К;

и0,95 - неопределенность измерения;

V, V - скорость в ядре и пограничном слое, м/с;

V* - динамическая скорость, м/с;

V', v0 - пульсационная и средняя составляющие скорости, м/с;

и - неопределенность;

х, у, z - продольная, поперечная и нормальная координаты, м;

хи - длина невозмущенного пограничного слоя, м;

z - количество труб в теплообменном аппарате.

Греческие символы

а - коэффициент теплоотдачи,

Вт/(м -К);

д - толщина пограничного слоя, мм;

АР - перепад давлений, Па;

Д^т - увеличение площади теплообмена за счет нанесения лунок, %;

АТ - среднетемпературный логарифмический напор, К;

к - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К);

ц - динамическая вязкость газа, Па-с;

ф0 - коэффициент распределения необратимости;

щ, ф - универсальные координаты пограничного слоя;

в - время, с;

Тм - касательное напряжение на стенке, Па;

р - плотность, кг/м3.

Критерия подобия

St - критерий Стантона;

Pr - критерий Прандтля;

Re - критерий Рейнольдса;

Sh - число Шервуда;

Nu - критерий Нуссельта.

Индексы и сокращения:

X, R - результат измерения, результат расчета;

* - параметр торможения;

cm - статические параметры;

0 - параметр набегающего потока, параметры гладкой стенки;

— - приведенный к исходным параметрам.

Аббревиатуры

FAR - фактор Аналогии Рейнольдса;

ТА - теплообменный аппарат;

ГТУ - газотурбинная установка;

LES - Large Eddy Simulation, метод крупных вихрей;

DES - Deattached Eddy Simulation, метод присоединенных вихрей;

DNS - Direct Numerical Simulation, прямое численное моделирование;

Ldv Laser Doppler velocitymetry, лазерное допплеровское определение скорости;

pIV - Particle Image Velocimetry, метод цифровой трассерной визуализации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов повышения теплогидравлических характеристик поверхностей с регулярным рельефом»

ВВЕДЕНИЕ

Поиск путей интенсификации тепломассообмена привлекал, привлекает и будет привлекать пристальное внимание инженеров, научных сотрудников и всех, кто тем или иным образом связан с теплоэнергетикой. От эффективности передачи энергии в теплообменном оборудовании во многом зависят значения технико-экономических показателей всей энергоустановки в целом. Следовательно, в настоящее время использование эффективных способов интенсификации теплообмена является одним из главных и наиболее доступных путей совершенствования и повышения эффективности и экономичности энергетического оборудования, что подтверждается всё возрастающим количеством публикаций, посвященных данному вопросу.

Наиболее приемлемым методом интенсификации теплообмена в теплообменном оборудовании является применение различных турбулизаторов потока. Существуют различные типы интенсификаторов теплообмена, реализующих данный подход. Однако использование большинства из них (ребер, штырьков, закрученных лент и пр.) обычно ведет к существенному увеличению гидравлического сопротивления. Тем интереснее результаты, полученные на теплообменных поверхностях с вихревыми интенсификаторами («лунками»), так как в данном случае росту теплообмена соответствует практически равноценный рост гидравлического сопротивления. Благодаря этим качествам, в настоящее время к таким поверхностям проявляется повышенный интерес.

В литературе существует множество работ, посвященных экспериментальному и численному исследованию вихреобразующих поверхностей. Однако до сих пор остается открытым вопрос об оптимальной (с точки зрения теплогидравлической эффективности) форме, компоновке и взаимному влиянию лунок в каналах. Несмотря на большое количество работ по вихревой интенсификации, остаются вопросы к способам определения

искомых величии и достоверности опубликованных экспериментальных данных (в том числе теплогидравлических характеристик наиболее эффективных облуненных поверхностей). Стоит отметить, что в современных исследованиях (в связи с развитием экспериментального оборудования, уточнением методов проведения эксперимента и численных расчетов) вихреобразующие поверхности показывают менее «выдающиеся» результаты. Несмотря на это, лунки до сих пор остаются перспективными интенсификаторами теплообмена.

Все эти факторы свидетельствуют о необходимости создания новых методов определения теплогидравлических характеристик, проведения детальных исследований вихреобразующих поверхностей с применением современного высокоточного оборудования.

Актуальность представленной диссертационной работы заключается в том, что в опубликованных работах практически отсутствуют данные по одновременному определению относительных (отнесенных к гладкой стенке) коэффициентов теплоотдачи и сопротивления. В данной работе представлен метод одновременного измерения коэффициентов теплоотдачи и сопротивления облуненной и гладкой поверхностей и определения относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления на облуненных поверхностях, получены новые экспериментальные данные и зависимости величин относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления от параметров облуненной поверхности (формы и расположения лунок). Эксперименты проведены на мировом уровне с применением современного оборудования и методов обработки экспериментальных данных.

Целью данной работы является разработка методов повышения теплогидравлических характеристик вихреобразующих поверхностей, а именно: исследование возможности нарушения аналогии Рейнольдса в сторону теплообмена на рельефных поверхностях. Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Выбор, разработка и уточнение методов экспериментального определения относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления в широком диапазоне параметров набегающего потока, позволяющих определять за один пуск экспериментального стенда эти величины с меньшей погрешностью по сравнению с исследованиями, когда для определения характеристик гладкой и исследуемой поверхностей проводят два отдельных пуска;

2. Существенная модернизация экспериментального стенда для проведения исследований по выбранным методам;

3. Проведение экспериментальных исследований с целью получения данных о зависимостях интенсификации теплообмена, увеличения сопротивления и, соответственно, теплогидравлической эффективности от числа Рейнольдса, а также параметров вихреобразующего рельефа (компоновки, плотности нанесения и формы лунок).

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен метод определения локальных значений коэффициентов теплоотдачи, учитывающий форму рельефной поверхности, а также продольные и поперечные перетечки теплоты на ней. В основе метода лежит совместное использование экспериментально определенного темпа охлаждения поверхности и численного решения нестационарной задачи теплопроводности пластины с поверхностным рельефом в трехмерной постановке;

2. Создан метод экспериментального определения фактора аналогии Рейнольдса, а именно: одновременного измерения значений осредненных по поверхности коэффициентов теплоотдачи и сопротивления как для рельефной, так и для стоящей параллельно ей гладкой поверхности с последующим определением относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления рельефной поверхности;

3. Показана возможность нарушения аналогии Рейнольдса в сторону теплообмена за счет выбора рельефной поверхности. Неглубокие (отношение

глубины лунки к к диаметру пятна Ор к/0р=0,130) лунки обеспечивают значения в диапазоне 1,06-1,45, значения сх/сх0 — в диапазоне 1,03-2,4, а значения ^1;^1;0)/(сх/сх0) — в диапазоне 0,48-1,28;

4. Представлены данные и рекомендации, показывающие эффективность применения облуненных поверхностей в теплообменном оборудовании.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается использованием современных аттестованных средств измерения и апробированных методов определения параметров, оценкой неопределенностей измерений, согласованием полученных экспериментальных данных с общеизвестными (как теоретическими, так и экспериментальными) данными других авторов.

Теоретическая и практическая ценность данной работы заключается в том, что реализована идея одновременного исследования рельефной и гладкой поверхностей и, следовательно, определения фактора аналогии Рейнольдса за один эксперимент при заведомо одинаковых начальных условиях набегающего потока. Полученные в ходе экспериментальных исследований данные могут быть использованы при проектировании теплообменных аппаратов, систем охлаждения энергоустановок, в расчетах устройств газодинамической стратификации, а также для валидации программных комплексов. Результаты исследований позволяют лучше понять механизмы интенсификации теплообмена и увеличения сопротивления на вихреобразующих поверхностях.

Апробация работы. Основные положения работы были отмечены наградами на: 6-ой Российской национальной конференции по теплообмену (РНКТ-6, г. Москва, МЭИ, 2014); XV Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, Беларусь, 2016); конференции-конкурсе молодых ученых МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва, 2016). Основные результаты были представлены на XVII школе-семинаре «Современные проблемы аэрогидродинамики» (Туапсе, 2016 г.); XV Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, Беларусь, 2016 г.); XXII Международной

конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентности (Не-За-Те-Ги-Ус)» (Звенигород, 2016 г.); пятой Международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Казань, 2015 г.); 8th International symposium on turbulence, heat and mass transfer (Sarajevo, Bosnia and Herzegovina, 2015 г.); VIII Международном аэрокосмическом конгрессе IAC'2015 (Москва, 2015 г.); XI Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Казань, 2015 г.); 6-ой Российской национальной конференции по теплообмену (РНКТ-6, Москва, 2014 г.); Международной конференции «VIII Окуневские чтения» (Санкт-Петербург, 2013 г.); 3-х конференциях «Ломоносовские чтения» МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва, 2014—2016 гг.); 3-х конференциях-конкурсах молодых ученых МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва, 2014—2016 гг.); XIX, XX школах-семинарах под руководством академика А.И. Леонтьева (г. Орехово-Зуево, 2013 г.; Звенигород, 2015 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 27 научных работ (7 статей, 20 тезисов докладов и материалов конференций), из них 7 статей в журналах из списка ВАК РФ, 3 — в журналах, цитируемых в базах WoS, Scopus.

Личный вклад автора

Диссертационная работа выполнялась в Межвузовской научно-учебной лаборатории «Термогазодинамика» (МГУ-МГТУ) на стенде НИИ Механики МГУ имени М.В. Ломоносова. Автором существенно модернизирован экспериментальный стенд для реализации одновременного (в ходе одного эксперимента) определения и сравнения теплогидравлической эффективности (относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления) различных поверхностей. При непосредственном участии Киселёва НА. внедрены методы экспериментального исследования, произведены монтаж и тарировка измерительного оборудования стенда. Автор принимал участие в разработке,

отладке и тестировании программ автоматизации эксперимента. Киселёвым H.A. разработан метод определения двумерного поля коэффициентов теплоотдачи путем решения трехмерного нестационарного уравнения теплопроводности и создан набор программ ддя реализации метода применительно к экспериментальному стенду. Автором проведены экспериментальные исследования теплогидравлических характеристик различных облуненных поверхностей. Получены новые экспериментальные данные о влиянии параметров облуненной поверхности (формы и расположения лунок) на величины относительных коэффициентов теплоотдачи и сопротивления.

На защиту выносятся:

1. Метод экспериментального определения локальных значений коэффициентов теплоотдачи на рельефных (вихреобразующих) поверхностях;

2. Метод одновременного (за один пуск экспериментального стенда) определения коэффициентов теплоотдачи и сопротивления на рельефной и гладкой поверхностях при заведомо одинаковых условиях набегающего потока;

3. Экспериментально полученные данные о влиянии на интенсификацию теплообмена, увеличение сопротивления и теплогидравлическую эффективность следующих параметров:

• плотности расположения лунок в коридорной компоновке;

• продольных и поперечных шагов шахматного массива лунок;

• формы лунки;

4. Данные и рекомендации, показывающие эффективность применения облуненных поверхностей в теплообменном оборудовании.

Автор выражает благодарность научному руководителю — академику РАН, д.т.н., профессору Александру Ивановичу Леонтьеву и научному консультанту диссертационной работы - к.т.н., доценту кафедры «газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки» Сергею Алексеевичу Бурцеву — за помощь в постановке задачи исследований и общее руководство работой; сотрудникам НИИ механики МГУ: к.т.н., с.н.с. Андрею Геннадьевичу

Здитовцу, к.т.н., в.н.с. Юрию Алексеевичу Виноградову, с.н.с. Марку Моисеевичу Стронгину, н.с. Сергею Станиславовичу Поповичу за помощь в подготовке и проведении экспериментальных исследований, обработке результатов и ценные замечания по работе.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Потребность в интенсификации теплообмена возникла в связи с потребностью экономить энергию и уменьшать размеры теплообменного оборудования одновременно с началом промышленного применения энергетических установок. Одной из первых работ по интенсификации теплообмена считают работу Джоуля Дж. П. 1861 года [1]. С тех пор опубликованы несколько тысяч работ по интенсификации теплообмена, и по сей день данная тематика продолжает быть актуальной.

В настоящее время также наблюдается значительный интерес к вопросу повышения эффективности теплообменного оборудования, систем охлаждения газовых турбин и устройств газодинамического энергоразделения. Как и раньше, во многих случаях решение этого вопроса сводится к задаче интенсификации теплообмена в каналах теплообменных аппаратов или каналах охлаждения энергоустановок. В качестве интенсификаторов теплообмена в последние десятилетия рассматриваются ребра, штырьки, лунки или их комбинации. Для сравнения рельефов разного типа между собой, либо с модельной гладкой поверхностью, используют различные параметры теплогидравлической эффективности — соотношения между коэффициентами теплоотдачи и сопротивления единицы площади исследуемой (критерием Стентона St и коэффициентом сопротивления сх) и гладкой и сх0

соответственно) поверхностей. Коэффициент сопротивления сх определяет потери полного давления в канале, а критерий Стентона St определяет количество теплоты, которое передается потоку в канале. На фоне большинства известных интенсификаторов теплообмена особенно выделяются лунки (углубления различных форм, расположенные на поверхности в шахматном или коридорном порядке), благодаря своей «удивительной» способности: они обеспечивают прирост теплообмена при незначительном увеличении

гидравлического сопротивления. Рассмотрим основные работы, показывающие современное состояние исследований теплогидравлических характеристик облуненных поверхностей.

В работе Антуфьева [2] приводятся результаты экспериментального исследования пакетов из штампованных листов с различными формами поверхностей. Среди рассматриваемых поверхностей отмечается поверхность с овалообраными углублениями с одной стороны и выступами с другой. Полученные данные указывают на высокую эффективность такой геометрии. Это одна из первых работ, в которой затрагивались вопросы интенсификации теплообмена на облуненных поверхностях

В работе [3] получены теплогидравлические характеристики поверхностей с лунками. Рассматривались цилиндрические лунки различной глубины, для которых интенсификация теплообмена (до 2,5 раз) сопровождалась уменьшением сопротивления (до 1,3 раза). Эта работа также способствовала развитию нового направления интенсификации теплообмена — интенсификации с помощью лунок различной формы.

В работе [4] исследуется обтекание одиночных углублений. Были исследованы 109 имеющих различное геометрическое исполнение углублений (полостей) в форме полушарий, цилиндров, конусов, усеченных конусов, призм квадратного и треугольного сечения, квадратных, треугольных или усеченных пирамид. Данная работа показала возможность интенсификации теплообмена при больших числах Рейнольдса в области практически важных турбулентных течений.

1.1. Сферические лунки

Исследование влияния глубины единичной лунки на локальные значения коэффициентов теплоотдачи рассмотрено в работе [5]. Наибольшие значения наблюдаются за лункой, наименьшие - в застойной зоне в передней части

лунки. Суммарный тепловой поток для окрестности лунки остается фактически таким же, как и для гладкой поверхности. Отмечаются колебания потока тепла за лункой, по мнению авторов связанные с выбросами вихревых структур из неё.

Работы [6,7] посвящены экспериментальному исследованию сопротивления и теплообмена на пластине, покрытой различными массивами лунок. Коэффициенты сопротивления и теплоотдачи определялись путем регистрации профилей скорости и температуры соответственно. Значительное увеличение теплообмена сопровождалось отсутствием заметного увеличения сопротивления. Такие величины и сх/сх0 обеспечивают выдающуюся

теплогидравлическую эффективность.

В работах [8,9] рассмотрены лунки различной глубины. Коэффициент теплоотдачи определялся методом тонкой пленки - поверхность лунки покрывалась тонким нагревательным элементом, в который заделывались термопары. Сама лунка с термопарами была выполнена поворотной, что позволило измерять поля коэффициентов теплоотдачи. Для всех моделей получены симметричные поля в лунке. Около передней кромки лунки

формируется застойная зона, для которой значения 81/Б10<1. Начиная с области присоединения потока значения 81;/81;0~1, причем для мелкой лунки значения выше. Среднее значение в лунке уменьшается с увеличением

глубины лунки (81;/810<1 для всех лунок). Суммарный тепловой поток от лунки сопоставим с тепловым потоком от гладкой стенки из-за увеличения площади теплообмена.

Работы [10,11] посвящены экспериментальному определению коэффициента сопротивления и локальных коэффициентов теплоотдачи в каналах с лунками. Поле коэффициентов теплоотдачи определялось с помощью термохромных жидких кристаллов и решения одномерного нестационарного уравнения теплопроводности (Рисунок. 1.1). Коэффициент сопротивления определялся по падению статического давления в канале.

85-110 4 110-125 12Ь-14С 140-155

■ 230-245

В2 77 72 67

Рисунок 1.1. Локальные поля коэффициентов теплоотдачи Ми, [10]

Области наибольших значений 81;/81;0 возникают вне лунок. Наименьшие значения 81;/81;0 в первой части лунки свидетельствуют о существовании рециркуляционных течений. В [10] указывается, что высота канала и число не влияет на осредненное по поверхности значение 81;/81;0. В работе [11] отмечается, что значения 81;/81;0 и сх/сх0 падают с увеличением Яе#. Отмечается, что теплогидравлическая эффективность поверхности с лунками значительно превосходит эффективность поверхности с выступами.

В работе [12] исследовались 2 облуненные поверхности, расположенные в щелевом канале с различной высотой. Коэффициенты теплоотдачи и сопротивления в работе определялись аналогично [10]. Отмечается наличие застойной зоны в первой половине лунки с 81;/81;0<1 и области присоединения

1/3

потока около задней кромки лунки с 81;/81;0>1. Величина (81/810)/(сх/сх0) облуненных каналов увеличивалась с уменьшением высоты канала, плотности нанесения лунок и практически не зависела от Яе^.

В работах [13,14], выполненных в Институте Механики МГУ им. М.В. Ломоносова, представлены результаты экспериментального

исследования обтекания лунок сверхзвуковым потоком воздуха. Были получены поля коэффициентов теплоотдачи на нестационарном режиме охлаждения и поля коэффициентов восстановления температуры на стационарном. Отмечается, что в окрестностях лунки среднее значение St/Sto в 1,2-1,5 раза выше, чем для гладкой поверхности. Наблюдалось снижение значений коэффициента восстановления температуры на всей облуненной поверхности.

При численном исследовании сверхзвукового обтекания облуненной поверхности [15] (M=4) получено падение теплоотдачи при значительном увеличении сопротивления.

В работе [16] проведено исследование интенсификации теплообмена при обтекании лунок сферической и цилиндрической формы. Коэффициент теплоотдачи определялся с использованием нестационарного метода с применением тепловизионного оборудования. Отмечается, что лунки на одной стороне щелевого канала интенсифицируют теплообмен на противоположной.

Работы коллектива под руководством H.H. Cho [17-19] посвящены исследованию процессов тепло/массообмена на облуненных поверхностях, а также исследованию теплообмена и сопротивления в канале со сложной поверхностью, покрытой выступами и лунками.

В работе [17] определялся коэффициент массопереноса Sh путем возгонки нафталина с последующим измерением профиля поверхности, также измерялись частотные спектры и профили скорости и пульсаций при обтекании одиночной лунки, проводилась визуализация течения. При ламинарном течении вторичные течения в лунке незначительны. При увеличении числа Re и глубины лунки отмечается влияние выходящего из лунки вихря на область за лункой. Визуализация течения показала наличие пары вихревых ячеек в рециркуляционной области. Отмечается наличие максимума интенсификации тепло/массообмена в области присоединения потока. Значение числа Sh практически не зависело то глубины лунки.

Коэффициент теплоотдачи и сопротивления в работах [18,19] определялся аналогично [10]. Рассматривались щелевые каналы с односторонним и двухсторонним нанесением лунок или выступов. Отмечается, что теплогидравлическая эффективность облуненных каналов выше из-за меньших потерь давления.

В работах [20,21] выполнены экспериментальные исследования сопротивления и теплоотдачи каналов со сферическими лунками. Отмечено, что величины St/St0 и cx/cx0 увеличиваются с ростом числа ReDh, при этом наибольшие значения соответствуют глубоким лункам в канале с малой высотой, наименьшие - мелким лункам в высоком канале.

Влияния продольного градиента давления и степени турбулентности набегающего потока на теплогидравлическую эффективность одиночной лунки рассмотрено в работе [22]. Градиент давления приводит к интенсификации теплоотдачи, увеличение степени турбулентности снижает среднее значение St/St0.

В работах [23,24] отмечено, что St/St0 увеличивается, a cx/cx0 -уменьшается при увеличении числа Рейнольдса. Коэффициент теплоотдачи определялся на квазистационарном режиме путем измерения подводимой теплоты и перепада температуры потока на длине канала, коэффициент сопротивления — аналогично [10].

Теплообмен и сопротивление 10-ти рядов лунок различной глубины при переходных числах Рейнольдса численно исследованы в работе [25]. Обнаружен симметричный двойной вихрь, который становится несимметричным при увеличении числа Re. Для мелких лунок cx/cx0<1.

Работа [26] посвящена DNS- и LES-моделированию ламинарного и турбулентного обтекания облуненных поверхностей. Отмечается, что процесс интенсификации теплообмена на облуненной поверхности определяется отрывом потока в первой половине лунки, образованием рециркуляционной

области и дополнительным вихреобразованием при отрыве и присоединении потока на задней кромке лунки.

Численная оптимизация размеров и формы лунки рассматривалась в работах [27-31]. В качестве целевых функций в указанных работах были

1/3

выбраны осредненные значения St/St0 и (сх/сх0) . При оптимизации в работах [27-30] менялись относительная глубина лунки и относительный шаг шахматной компоновки лунок, в работе [31] — форма лунок, расположенных в коридорной компоновке. Во всех работах лунками были покрыты верхняя и нижняя стенки щелевого канала. Результаты указанных работ довольно противоречивы. В работе [31] площадь пятна оптимальной лунки увеличивалась, в работах [28-30] - уменьшалась (в сравнении с исходной лункой). Безразмерная глубина лунки в работах [28,31] — увеличивалась, в работе [29] — уменьшалась, в работе [30] —оставалась практически неизменной.

Экспериментальному исследованию облуненных поверхностей посвящены работы Ligrani и др. [32-39]. В работе [32] рассматривалась структура течения на облуненной поверхности, в работах [33-39] определялось поле относительных коэффициентов теплоотдачи St/St0. Визуализация течения проводилась (для малых чисел ReDh) с помощью струек дыма, определялись 3 компоненты скорости, полное и статическое давления, продольные нормальные напряжения Рейнольдса. Локальные значения St/St0 определялись на стационарном режиме с использованием ПК камеры. Также для определения St/St0 измерялось количество теплоты, подводимое к поверхности. Измерение коэффициента сопротивления в работах [35-39] аналогично [10].

При исследовании структуры течения [32] обнаружена основная вихревая пара, периодически выходящая из центральной части лунки. Также выявлены 2 дополнительные вихревые пары (Рисунок 1.2), образующиеся около задней кромки лунок: их интенсивность увеличивается при уменьшении высоты

канала H/Dp. Образование вихревых пар приводит к увеличению нормальных напряжений Рейнольдса и к росту сопротивления.

Время, с 0,050 0,067 0,083

Рисунок 1.2. Схема периодически выходящих из лунки вихревых структур, [32]

В работе [33] отмечается, что образующиеся вихри оказывают наибольшее влияние на теплообмен на плоскости за лункой и около её задней кромки. В работе [34] указывается следующий механизм интенсификации теплообмена: вихри переносят холодную жидкость из ядра потока к областям около нагретой облуненной стенки.

Влияние глубины лунки на структуру течения и процессы теплообмена и сопротивления рассмотрено в работах [37] и [38,39] соответственно. При исследовании структуры течения отмечается, что с увеличением глубины лунки вихревые структуры в ней становятся интенсивнее, перемешивание жидкости, генерация и перенос турбулентности — увеличиваются. С увеличением относительной глубины НЮР происходит разрушение основного вихря и развитие вторичных вихрей. Отмечается отсутствие влияния НЮР на частоту вихрей.

Авторами работы [38] отмечено, что при турбулентном обтекании лунки происходит увеличение значений St/St0 в лунке и непосредственно за задней её кромкой при увеличении h/Dp. В работе [39] отмечается существенное отличие механизмов интенсификации теплообмена при ламинарном и турбулентном обтекании.

Численные работы коллективов авторов под руководством Ligrani посвящены исследованию структуры течения на облуненной поверхности [40], исследованию теплообмена и сопротивления на лунках при ламинарном [41], а также при турбулентном течении жидкости [42,43].

Сравнение результатов численного расчета [40] и экспериментального исследования [44] показывает качественное совпадение результатов (расположение минимумов и максимумов величин St/St0), однако количественно результаты существенно расходятся — расчет показывает значительно больший диапазон изменения величин St/St0.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Киселёв, Николай Александрович, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Joule J.P. On the Surface-Condensation of Steam // Philos. Trans. R. Soc. London. 1861. Vol. 151. P. 133-160.

2. Антуфьев B.M. Теплоотдача и сопротивление пакетов из профильных листов с внешним обтеканием // Теплоэнергетика. 1956. № 4. С. 5-10.

3. Кубанский П.Н. Поведение резонансной системы в потоке // Журнал технической физики. 1957. Т. 27, № 1. P. 180-188.

4. Presser K.H. Empirische gleichungen zur berechnung der stoff- und Wärmeübertragung für den Spezialfall der abgerissenen Strömung // Int. J. Heat Mass Transf. 1972. Vol. 15, № 12. P. 2447-2471.

5. Езерский А.Б., Шехов В.Г. Визуализация потока тепла при обтекании уединенных сферических углублений // Изв. РАН. МЖГ. 1989. № 6. С. 161-164.

6. Turbulent flow friction and heat transfer characteristics for spherical cavities on a flat plate /V.N. Afanasyev [et al.] // Exp. Therm. Fluid Sci. 1993. Vol. 7, № 1. C. 1-8.

7. Афанасьев B.H., Чудновский Я.П. Экспериментальное исследование структуры течения в одиночной впадине // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1993. № 1. С. 85-95.

8. Terekhov V.I., Kalinina S. V., Mshvidobadze Y.M. Heat Transfer Coefficient and Aerodynamic Resistance on a Surface with a Single Dimple // J. Enhanc. Heat Transf. 1997. Vol. 4, № 2. P. 131-145.

9. Терехов В.И., Калинина C.B., Мшвидобадзе Ю.М. Теплоотдача от каверны сферической формы, расположенной на стенке прямоугольного канала // ТВТ. 1994. Т. 32, № 2. С. 249-254.

10. Moon H.K., O'Connell T., Glezer B. Channel height effect on heat transfer and friction in a dimpled passage // J. Eng. Gas Turbines Power-Transactions

Asme. 2000. Vol. 122, № 2. P. 307-313.

11. Moon H.K., O'Connell T., Sharma R. Heat transfer enhancement using a convex-patterned surface // J. Turbomachinery-Transactions Asme. 2003. Vol. 125, № 2. P. 274-280.

12. Measurement of the heat transfer coefficient in the dimpled channel: Effects of dimple arrangement and channel height /S. Shin [et al.] // J. Mech. Sci. Technol. 2009. Vol. 23, № 3. P. 624-630.

13. Исследование влияния рельефа поверхности на коэффициент восстановления температуры /С.А. Бурцев [ и др.] // Труды Четвертой РНКТ. В 8 томах.М.:Издательство МЭИ. 2006. Т. 6. С. 170-173.

14. Effect of vortex flows at surface with hollow-type relief on heat transfer coefficients and equilibrium temperature in supersonic flow /A.I. Leontiev [et al.] // Experimental Thermal and Fluid Science. 2002. Vol. 26, № 5. P. 487497.

15. Численное моделирование снижения аэродинамического нагрева рельефа со сферическими и сотовыми лунками при сверх- и гиперзвуковых скоростях /П.А. Баранов [и др.] // Труды 4-й РНКТ. В 8 томах. М.:Издательство МЭИ. 2006. Т.6. С. 158-161.

16. Метод исследования влияния вихреобразующего рельефа на процессы теплообмена на противоположной поверхности в плоском канале /Ю.А. Виноградов [и др.] // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды 16 Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева, Санкт-Петербург. 2007. C. 388-390.

17. Kwon H.G., Hwang S.D., Cho H.H. Measurement of local heat/mass transfer coefficients on a dimple using naphthalene sublimation // Int. J. Heat Mass Transf. 2011. Vol. 54, № 5-6. P. 1071-1080.

18. Hwang S.D., Kwon H.G., Cho H.H. Heat transfer with dimple/protrusion arrays in a rectangular duct with a low Reynolds number range // Int. J. Heat

Fluid Flow. 2008. Vol. 29, № 4. P. 916-926.

19. Hwang S.D., Kwon H.G., Cho H.H. Local heat transfer and thermal performance on periodically dimple-protrusion patterned walls for compact heat exchangers // Energy. 2010. Vol. 35, № 12. P. 5357-5364.

20. Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования. /Ю.Ф. Гортышов [и др.]. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 531 с.

21. Попов И.А. Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменого оборудования при вынужденном и свободноконвективном движении теплоносетелей: дис. ...д-ра техн. наук. Казань. 2008. 404 с.

22. Schukin A. V., Kozlov A.P., Agachev R.S. Study and Application of Hemispheric Cavities for Surface Heat Transfer Augmentation // ASME 1995 Int. Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition. Vol. 4, 1995. 7 p.

23. Sethi M., Varun, Thakur N.S. Correlations for solar air heater duct with dimpled shape roughness elements on absorber plate // Sol. Energy. 2012. Vol. 86, № 9. P. 2852-2861.

24. Li S.L., Meng X.R., Wei X.L. Heat transfer and friction factor correlations for solar air collectors with hemispherical protrusion artificial roughness on the absorber plate // Sol. Energy. 2015. Vol. 118. P. 460-468.

25. Qu H., Shen Z., Xie Y. Numerical Investigation of Flow and Heat Transfer in a Dimpled Channel among Transitional Reynolds Numbers // Math. Probl. Eng. 2013. Vol. 2013. P. 1-10.

26. Elyyan M.A., Rozati A., Tafti D.K. Investigation of dimpled fins for heat transfer enhancement in compact heat exchangers // Int. J. Heat Mass Transf. 2008. Vol. 51, № 11-12. P. 2950-2966.

27. Surrogate Modeling for Optimization of Dimpled Channel to Enhance Heat Transfer Performance /A. Samad [et al.] // J. Thermophys. Heat Transf. 2007.

Vol. 21, № 3. P. 667-671.

28. Kim K.Y., Shin D.Y. Optimization of a staggered dimpled surface in a cooling channel using Kriging model // Int. J. Therm. Sei. 2008. Vol. 47, № 11. P. 1464-1472.

29. Samad A., Lee K.-D., Kim K.-Y. Shape optimization of a dimpled channel to enhance heat transfer using a weighted-average surrogate model // Heat Transf. Eng. 2010. Vol. 31, № 13. P. 37-41.

30. Kim K.-Y., Choi J.-Y. Shape Optimization of a Dimpled Channel to Enhance Turbulent Heat Transfer // Numer. Heat Transf. Part A Appl. 2005. Vol. 48, № 9. P. 901-915.

31. Kim H.-M., Moon M.-A., Kim K.-Y. Shape Optimization of Inclined Elliptic Dimples in a Cooling Channel // J. Thermophys. Heat Transf. 2011. Vol. 25, № 3. P. 472-476.

32. Flow structure due to dimple depressions on a channel surface /P.M. Ligrani [et al.] // Phys. Fluids. 2001. Vol. 13, № 11. P. 3442-3451.

33. Local heat transfer and flow structure on and above a dimpled surface in a channel /G.I. Mahmood [et al.] // J. Turbomach. 2000. Vol. 3, № 1. P. 115123.

34. Mahmood G.I., Ligrani P.M. Heat transfer in a dimpled channel: Combined influences of aspect ratio, temperature ratio, Reynolds number, and flow structure // Int. J. Heat Mass Transf. 2002. Vol. 45, № 10. P. 2011-2020.

35. Mahmood G.I., Sabbagh M.Z., Ligrani P.M. Heat Transfer in a Channel with Dimples and Protrusions on Opposite Walls // J. Thermophys. Heat Transf. 2001. Vol. 15, № 3. P. 1-9.

36. Flow structure and local Nusselt number variations in a channel with dimples and protrusions on opposite walls /P.M. Ligrani [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2001. Vol. 44, № 23. P. 4413-4425.

37. Won S.Y., Zhang Q., Ligrani P.M. Comparisons of flow structure above dimpled surfaces with different dimple depths in a channel // Phys. Fluids.

2005. Vol. 17, № 4. 9 p.

38. Burgess N.K., Ligrani P.M. Effects of Dimple Depth on Nusselt Numbers and Friction Factors for Internal Cooling in a Channel // ASME Conf. Proc. 2004. Vol. 2004, № 41685. P. 989-998.

39. Thermal performance of dimpled surfaces in laminar flows /N. Xiao [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2009. Vol. 52, № 7-8. P. 2009-2017.

40. Park J., Desam P.R., Ligrani P.M. Numerical predition of flow structure above a dimpled surface in a channel // Numer. Heat Transf. Part A Appl. 2004. Vol. 45, № 1. P. 1-20.

41. Wei X.J., Joshi Y.K., Ligrani P.M. Numerical simulation of laminar flow and heat transfer inside a microchannel with one dimpled surface // J. Electron. Packag. Trans. ASME. 2007. Vol. 129, № 1. P. 63-70.

42. Park J., Ligrani P.M. Numerical Predictions of Heat Transfer and Fluid Flow Characteristics for Seven Different Dimpled Surfaces in a Channel // Numer. Heat Transf. Part A Appl. 2005. Vol. 47, № 3. P. 209-232.

43. Numerical analysis of flow structure and heat transfer characteristics in square channels with different internal-protruded dimple geometrics /G. Xie [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2013. Vol. 67. P. 81-97.

44. Burgess N.K., Oliveira M.M., Ligrani P.M. Nusselt Number Behavior on Deep Dimpled Surfaces Within a Channel // J. Heat Transfer. 2003. Vol. 125, № 1. 8 p.

45. Ligrani P.M., Oliveira M.M., Blaskovich T. Comparison of Heat Transfer Augmentation Techniques // AIAA J. 2003. Vol. 41, № 3. P. 337-362.

46. Ligrani P.M. Heat Transfer Augmentation Technologies for Internal Cooling // Int. J. Rotating Mach. 2013. Vol. 2013, № 2013.

47. Reconstruction of the Vortex-Jet Structure of the Separation Turbulent Flow in a Spherical Dimple on the Wall of a Narrow Channel with Increase in the Depth of the Dimple and Intensification of the Secondary Flow in It /S.A. Isaev [et al.] // J. Eng. Phys. Thermophys. 2015. Vol. 88, № 5. P. 1304-1308.

48. Numerical simulation of the turbulent air flow in the narrow channel with a heated wall and a spherical dimple placed on it for vortex heat transfer enhancement depending on the dimple depth /S.A. Isaev [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2016. Vol. 94. P. 426-448.

49. Influence of the Reynolds number and the spherical dimple depth on turbulent heat transfer and hydraulic loss in a narrow channel /S.A. Isaev [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2010. Vol. 53, № 1-3. P. 178-197.

50. Исаев C.A. Моделирование смерчевой интенсификации теплообмена около луночных рельефов (состояние и перспективы) // Труды Четвертой РНКТ. В 8 томах.М.:Издательство МЭИ. 2006. T. 6. С. 230-233.

51. Erhöhung des Wärmeüberganges durch Wirbelinduktion in Oberflächendellen // Forsch. im Ingenieurwesen /N. Kornev [et al.] // Engineering Res. 2005. Vol. 69, № 2. P. 90-100.

52. Hydrogasdynamics in technological processes visualization of a flow in a spherical dimple built in the lower wall of the rectangular-section channel of a water tunnel and numerical identification of the vortex-jet structures in it /S.A. Isaev [et al.] // J. Eng. Phys. Thermophys. 2015. Vol. 88, № 2. P. 452-470.

53. Vortex mechanism of heat transfer enhancement in a channel with spherical and oval dimples /J. Turnow [et al.] // Heat Mass Transf. und Stoffuebertragung. 2011. Vol. 47, № 3. P. 301-313.

54. Исаев C.A., Корнев H.B., Харченко В.Б. Анализ смерчевой интенсификации теплообмена на облуненных стенках узких каналов. Тепловое проектирование // Труды РНКТ. В 8 томах.М.:Издательство МЭИ. 2006. T. 6. С. 226-229.

55. Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена: Интенсификация теплообмена: монография. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 560 с.

56. Concavity Enhanced Heat Transfer in an Internal Cooling Passage /M.K. Chyu

[et al.] // ASME 1997 International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition. Vol. 3. 1997. 7 p.

57. Comparison of Thermo-Hydraulic Characteristics for Two Types of Dimpled Surfaces /I. Borisov [et al.] // ASME Conf. Proc. Vol. 2004, P. 933-942.

58. Rao Y., Li B., Feng Y. Heat transfer of turbulent flow over surfaces with spherical dimples and teardrop dimples // Exp. Therm. Fluid Sci. 2015. Vol. 61, № C. P. 201-209.

59. Experimental and Numerical Study of Heat Transfer and Flow Friction in Channels With Dimples of Different Shapes /Y. Rao [et al.] // J. Heat Transfer. 2015. Vol. 137, № 3. 10 p.

60. Heat transfer behavior of flat plate having 45° ellipsoidal dimpled surfaces /N. Katkhaw [et al.] // Case Stud. Therm. Eng. 2014. Vol. 2. P. 67-74.

61. Numerical study on characteristics of flow and heat transfer in a cooling passage with a tear-drop dimple surface /H.S. Yoon [et al.] // Int. J. Therm. Sci. 2015. Vol. 89. P. 121-135.

62. Numerical study on characteristics of flow and heat transfer in a cooling passage with protrusion-in-dimple surface /J.E. Kimet [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2012. Vol. 55, № 23-24. P. 7257-7267.

63. Numerical modeling flow and heat transfer in dimpled cooling channels with secondary hemispherical protrusions / J. Liu [et al.] // Energy. 2015. Vol. 79. P. 1-19.

64. Study of Laminar Forced Convection Heat Transfer for Dimpled Heat Sinks /D. Park [et al.] // J. Thermophys. Heat Transf. 2008. Vol. 22, № 2. P. 262270.

65. Optimization of Fin Performance in a Laminar Channel Flow Through Dimpled Surfaces /C. Silva [et al.] // J. Heat Transfer. 2009. Vol. 131, № 2. P. 21702.

66. Transformation and intensification of tornado-like flow in a narrow channel during elongation of an oval dimple with constant area /S.A. Isaev [et al.] //

Tech. Phys. Lett. 2015. Vol. 41, № 6. P. 606-609.

67. Isaev S.A., Leontiev A.I. Problems of simulating tornado-like heat transfer in turbulent flow past a dimpled relief on a narrow channel wall // J. Eng. Phys. Thermophys. 2010. Vol. 83, № 4. P. 783-793.

68. Analysis of thermohydraulic efficiency increase during transformer oil flow in a minichannel with a single-row package of spherical and oval dimples at a heated wall /S.A. Isaev [et al.] // High Temp. 2013. Vol. 51, № 6. P. 804-809.

69. Heat transfer intensification for laminar and turbulent flows in a narrow channel with one-row oval dimples /S.A. Isaev [et al.] // High Temp. 2015. Vol. 53, № 3. P. 375-386.

70. Flow structures and heat transfer on dimples in a staggered arrangement /Turnow J. [et al.] // Int. J. Heat Fluid Flow. 2012. Vol. 35. P. 168-175.

71. Смерчевой энергообмен на трехмерных вогнутых рельефах - структура самоорганизующихся течений, их визуализация и механизмы обтекания поверхностей /В.В. Алексеев [и др.] // Труды 2 РНКТ. В 8 томах. М.:Издательство МЭИ. 1998. T. 6. С. 33-42.

72. Kiknadze G.I., Gachechiladze I.A., Gorodkov A.Y. Self-Organization of Tornado-Like Jets in Flows of Gases and Liquids and the Technologies Utilizing This Phenomenon // Combust. Fire React. Flow; Heat Transf. Multiph. Syst. Heat Transf. Transp. Phenom. Manuf. Mater. Process. Heat Mass Transf. Biotechnol. Low Temp. Heat Transf. Environ. Heat. 2009. Vol. 3. P. 547-560.

73. Jordan C.N., Wright L.M. Heat Transfer Enhancement in a Rectangular (AR=3:1) Channel With V-Shaped Dimples // Heat Transf. 2011. Vol. 135. P. 1505-1516.

74. Mhetras S., Han J., Huth M. Heat Transfer and Pressure Loss Measuements in a Turbulated High Aspect Ratio Channel With Large Reynolds Numer Flows // Proceedings of ASME TurboExpo 2013. 2014. Vol. 6. P. 1-11.

75. Moon S.W., Lau S.C. Turbulent Heat Transfer Measurements on a Wall With

Concave and Cylindrical Dimples in a Square Channel // ASME Conf. Proc. 2002. P. 459-467.

76. A Study of Heat Transfer Augmentation for Recuperative Heat Exchangers: Comparison Between Two Dimple Geometries /M.I. Valentino [et al.] // ASME 2011 Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition. 2011. Vol. 134, № 7. P. 939-951.

77. Study of Heat Transfer Augmentation for Recuperative Heat Exchangers: Comparison Between Three Dimple Geometries /M.I. Valentino [et al.] // J. Eng. Gas Turbines Power. 2012. Vol. 134, № 7. 9 p.

78. Zhou F., Acharya S. Experimental and Computational Study of Heat/Mass Transfer and Flow Structure for Four Dimple Shapes in a Square Internal Passage // ASME Conf. Proc. 2009. P. 939-953.

79. Chen Y., Chew Y.T., Khoo B.C. Heat transfer and flow structure on periodically dimple-protrusion patterned walls in turbulent channel flow // Int. J. Heat Mass Transf. 2014. Vol. 78. P. 871-882.

80. Chen Y., Chew Y.T., Khoo B.C. Enhancement of heat transfer in turbulent channel flow over dimpled surface // Int. J. Heat Mass Transf. 2012. Vol. 55, № 25-26. P. 8100-8121.

81. Xie Y., Qu H., Zhang D. Numerical investigation of flow and heat transfer in rectangular channel with teardrop dimple/protrusion // Int. J. Heat Mass Transf. 2015. Vol. 84. P. 486-496.

82. Кесарев B.C., Козлов А.П. Структура течения и теплообмен при обтекании полусферического углубления турбулизированным потоком воздуха // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1993. № 1. С. 106-115.

83. Kovalenko G. V., Terekhov V.I., Khalatov A.A. Flow regimes in a single dimple on the channel surface // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2010. Vol. 51, № 6. P. 839-848.

84. Lan J., Xie Y., Zhang D. Flow and Heat Transfer in Microchannels With Dimples and Protrusions // J. Heat Transfer. 2011. Vol. 134, № 2. 9 p.

85. Flow Regime Determination for Finned Heat Exchanger Surfaces with Dimples/Protrusions /E.M. Sparrow [et al.] // Numer. Heat Transf. Part A Appl. 2013. Vol. 63, № 4. P. 245-256.

86. Zhou W., Rao Y., Hu H. An Experimental Investigation on the Characteristics of Turbulent Boundary Layer Flows Over a Dimpled Surface // J. Fluids Eng. 2015. Vol. 138, № 2. 13 p.

87. Development of flow structures over dimples /C.M. Tay [et al.] // Exp. Therm. Fluid Sci. 2014. Vol. 52. P. 278-287.

88. Дашков Ю.А., Самойлова H.B. К вопросу о сопротивлении трения пластины со сферическими углублениями // МЖГ. 2002. № 2. С. 69-75.

89. Lienhart H., Breuer M., Köksoy C. Drag reduction by dimples? - A complementary experimental/numerical investigation // Int. J. Heat Fluid Flow. 2008. Vol. 29, № 3. P. 783-791.

90. Tay C.M. Determining The Effect Of Dimples On Drag In A Turbulent Channel Flow // 49th AIAA Aerosp. Sci. Meet. 2011. P. 1-12.

91. Tay C.M.J., Khoo B.C., Chew Y.T. Mechanics of drag reduction by shallow dimples in channel flow // Phys. Fluids. 2015. Vol. 27, № 3.

92. Drag reduction by means of dimpled surfaces in turbulent boundary layers /M. van Nesselrooij [et al.] // Exp. Fluids. 2016. Vol. 57, № 9. P. 1-14.

93. Самоорганизация вихревых структур при обтекании водой полусферической лунки /Т.Н. Кикнадзе [и др.] // Докл. АН СССР. 1986. Т. 291, № 6. С. 1315-1318.

94. Summary and evaluation on single-phase heat transfer enhancement techniques of liquid laminar and turbulent pipe flow /W.-T. Ji [et al.] // Int. J. Heat Mass Transf. 2015. Vol. 88. P. 735-754.

95. Эффективные поверхности теплообмена /Е.К. Калинин [и др]. Москва: Энергоатомиздат, 1998. 208 с.

96. Chen J., Müller-Steinhagen H., Duffy G.G. Heat transfer enhancement in dimpled tubes // Appl. Therm. Eng. 2001. Vol. 21, № 5. P. 535-547.

97. Heat transfer and hydrodynamics analysis of a novel dimpled tube /Y. Wang [et al.] // Exp. Therm. Fluid Sci. 2010. Vol. 34, № 8. P. 1273-1281.

98. Bunker R.S., Donnellan K.F. Heat Transfer and Friction Factors for Flows Inside Circular Tubes With Concavity Surfaces // J. Turbomach. 2003. Vol. 125, № 4. 8 p.

99. Bunker R.S., Donnellan K.F. Heat Transfer and Friction Factors for Flows Inside Circular Tubes With Concavity Surfaces // Turbo Expo 2003, Parts A and B. 2003. Vol. 5. P. 21-29.

100. Vicente P.G., Garci a A., Viedma A. Heat transfer and pressure drop for low Reynolds turbulent flow in helically dimpled tubes // Int. J. Heat Mass Transf. 2002. Vol. 45, № 3. P. 543-553.

101. Vicente P.G., Garci a A., Viedma A. Experimental study of mixed convection and pressure drop in helically dimpled tubes for laminar and transition flow // Int. J. Heat Mass Transf. 2002. Vol. 45, № 26. P. 5091-5105.

102. Bergles A.E., Bunn R.L., Junkhan G.H. Extended performance evaluation criteria for enhanced heat transfer surfaces // Lett. Heat Mass Transf. 1974. Vol. 1, № 2. P. 113-120.

103. Chang S.W., Chiang K.F., Chou T.C. Heat transfer and pressure drop in hexagonal ducts with surface dimples // Exp. Therm. Fluid Sci. 2010. Vol. 34, № 8. P. 1172-1181.

104. Мунябин К.Л. Эффективность интенсификации теплообменя углублениями и выступами сферической формы // Теплофизика и Аэромеханика. 2003. Т. 10, № 2. С. 235-247.

105. Готовский М.А., Беленький М.Я., Фокин Б.С. Теплоотдача и сопротивление при течении в круглой трубе с интенсификацией регулярной системой сферических лунок и сферических выступов // Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках: Тезисы докладов Второй Росс. конференции. М.: Изд-во МЭИ. 2005.С. 49-50.

106. Heat transfer and friction factor performance in a pin fin wedge duct with

different dimple arrangements /L. Luo [et al.] // Numer. Heat Transf. Part A Appl. 2016. Vol. 69, № 2. P. 209-226.

107. Xie G., Sunden B. Numerical predictions of augmented heat transfer of an internal blade tip-wall by hemispherical dimples // Int. J. Heat Mass Transf. 2010. Vol. 53, № 25-26. P. 5639-5650.

108. Xie G., Sunden B., Zhang W. Comparisons of Pins/Dimples/Protrusions Cooling Concepts for a Turbine Blade Tip-Wall at High Reynolds Numbers // J. Heat Transfer. 2011. Vol. 133, № 6. P. 61902.

109. Effect of Dimple Configuration on Heat Transfer Coefficient in a Rotating Channel /S. Kim [et al.] // J. Thermophys. Heat Transf. 2011. Vol. 25, № 1. P. 165-172.

110. Elyyan M.A., Tafti D.K. Effect of Coriolis forces in a rotating channel with dimples and protrusions // Int. J. Heat Fluid Flow. 2010. Vol. 31, № 1. P. 1-18.

111. Почуев В.П., Луценко Ю.Н., Мухин A.A. Теплообмен в охлаждаемых лопатках высокотемпературных газовых турбин // Труды 1-й рос. нац. конф. по теплообмену. Москва. 1994. Т.8. С. 173-183.

112. Нагога Т.П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин. М: Изд-во МАИ, 1996. С. 100.

113. Нагога Т.П., Ануров Ю.М. Результаты модельных и натурных исследований интенсификации "смерчевым" способом // Тезисы докл. II республ. конф. Совершенствование теории и техники тепловой защиты энергетических устройств. Киев. 1990. С. 25-26.

114. Нагога Т.П., Рукин М.В., Ануров Ю.М. Гидравлическое сопротивление в плоских каналах со сферическими углублениями // Охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов: Межвуз. сб. Казань. 1990. С. 40-44.

115. Shen Z., Xie Y., Zhang D. Experimental and numerical study on heat transfer in trailing edge cooling passages with dimples/protrusions under the effect of side wall slot ejection // Int. J. Heat Mass Transf. 2016. Vol. 92. P. 1218-1235.

116. Heat transfer augmentation using a rib-dimple compound cooling technique /E.Y. Choi [et al.] // Appl. Therm. Eng. 2013. Vol. 51, № 1-2. P. 435-441.

117. Choi E.Y., Choi Y.D., Kwak J.S. Effect of Dimple Configuration on Heat Transfer Coefficient in a Rib-Dimpled Channel // J. Thermophys. Heat Transf. 2013. Vol. 27, № 4. P. 653-659.

118. Rao Y., Xu Y., Wan C. An experimental and numerical study of flow and heat transfer in channels with pin fin-dimple and pin fin arrays // Exp. Therm. and Fluid Sci. 2012. Vol. 38. P. 237-247.

119. Spatially-resolved heat transfer characteristics in channels with pin fin and pin fin-dimple arrays /Y. Rao [et al.] // Int. J. Therm. Sci. 2011. Vol. 50, № 11. P. 2277-2289.

120. Rao Y., Wan C., Xu Y. An experimental study of pressure loss and heat transfer in the pin fin-dimple channels with various dimple depths // Int. J. Heat Mass Transf. 2012. Vol. 55, № 23-24. P. 6723-6733.

121. Rao Y., Xu Y., Wan C. A Numerical Study of the Flow and Heat Transfer in the Pin Fin-Dimple Channels With Various Dimple Depths // J. Heat Transfer. 2012. Vol. 134, № 7. P. 71902.

122. Rao Y., Wan C., Zang S. An Experimental and Numerical Study of Flow and Heat Transfer in Channels With Pin Fin-Dimple Combined Arrays of Different Configurations // J. Heat Transfer. 2012. Vol. 134, № 12. P. 121901.

123. Kiselev N.A., Burtsev S.A., Strongin M.M. A Procedure for Determining the Heat Transfer Coefficients of Surfaces with Regular Relief // Meas. Tech. 2015. Vol. 58, № 9, P. 1016-1022.

124. Experimental investigation of heat transfer and drag on surfaces coated with dimples of different shape /A.I. Leontiev [et al.] // Int. J. Therm. Sci. 2017. T. article in press.

125. Experimental investigation of heat transfer and drag on surfaces with spherical dimples /A.I. Leontiev [et al.] // Exp. Therm. Fluid Sci. 2016. Vol. 79. P. 74-84.

126. Титов А.А. Экспериментальное исследование влияния поверхностных углублений на теплообмен и сопротивление в потоке газа: дисс. ...канд. техн. наук. Москва. 2010 136 с.

127. Экспериментальное исследование характеристик поверхностей, покрытых регулярным рельефом /Титов А.А. // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 1, С. 263-290. DOI: 10.7463/0113.0532996

128. Киселёв Н.А. Экспериментальное исследование влияния длины начального теплоизолированного участка на фактор аналогии Рейнольдса // Труды VI РНКТ. Издательский дом МЭИ, Москва. 2014. С. 249-250.

129. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. 2-е изд. Москва: Наука. 1972. 721 с.

130. Schlichting H. Boundary Layer Theory. New York: McGraw-Hill, 1979.

131. Klebanoff P.S. Characteristics of turbulence in a boundary layer with zero pressure gradient // N.A.C.A. TN 3178. 1954. P. 1135-1153.

132. Klebanoff P.S., Diehl Z.W. Some Features of Artificially Thickened Fully Developed Turbulent Boundary Layers with Zero Pressure Gradient // N.A.C.A. TN 1110. 1952. P. 1165-71191.

133. Experimental Investigation of Skin Friction Drag and Heat Transfer on the Surfaces With Concavities in Compressible Fluid Flow /A.A. Titov [et al.] // 2010 14th International Heat Transfer Conference, Vol. 2. 2010. P. 597-601.

134. Экспериментальное исследование влияния рельефа на сопротивление поверхности / Ю.А. Виноградов [и др.] // Тепловые процессы в технике. 2010. С. 290-293.

135. Kornilov V.I., Litvinenko Y.A., Pavlov A.A. Skin-friction measurements in an incompressible pressure-gradient turbulent boundary layer. Review of techniques and results // XI Int. Conf. Methods Aerophysical Res. ICMAR 2002. 2002. Vol. 1. P. 114-119.

136. Хабибуллин И.И. Интенсификация теплообмена двухполостными

диффузорными выемками: дисс. ...канд. техн. наук. Казань. 2016. 124 с.

137. Экспериментальное исследование характеристик теплообмена во внутренних каналах систем охлаждения турбомашин при использовании термохромных жидких кристаллов /И.Н. Байбузенко [др.] // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана.. 2012. № 1. С. 1-36. URL http://technomag.bmstu.ru/file/504979.html (дата обращения 09.12.2017)

138. Габдарахманов И.Р. Структура течения, теплоотдача и гидросопротивление каналов с цилиндрическими выемками: дис. ...канд. техн. наук. Казань. 2016. 140 с.

139. Исследование теплоотдачи и гидравлического сопротивления в кольцевом канале с интенсификаторами теплообмена /A.B. Дедов // Теплоэнергетика. 2015. № 3. 22с.

140. Исследование гидравлического сопротивления и теплообмена в однофазном закрученном потоке при одностороннем нагреве / A.B. Дедов // ТВТ. 2006. Т. 44. № 5. С. 699-708.

141. Интенсификация теплообмена на выпуклой поверхности кольцевого канала методом взаимодействующих закрученных потоков /A.B. Дедов // Труды VI РНКТ. Издательский дом МЭИ, Москва. 2014. С. 1096-1100.

142. Сапожников С.З., Митяков В.Ю., Митяков A.B. Градиентные датчики теплового потока в теплотехническом эксперименте. Санкт-Петербург: изд-во Политехнического ун-та, 2007. 201 с.

143. Совмещение PIV-диагностики и градиентной теплометрии при исследовании течения и теплообмена в сферической лунке /A.B. Митяков // Труды VI РНКТ. Издательский дом МЭИ, Москва. 2014. С. 93-95.

144. Градиентная теплометрия: идеи, реализация, результаты /Митяков A.B. // Труды Академэнерго. 2014. № 3. С.16-35.

145. Carlomagno G.M., Cardone G. Infrared thermography for convective heat transfer measurements // Experiments in Fluids. 2010. Vol. 49, № 6. P. 1187-

146. Bougeard D. Infrared thermography investigation of local heat transfer in a plate fin and two-tube rows assembly // Int. J. Heat Fluid Flow. 2007. Vol. 28, № 5. P. 988-1002.

147. Sargent S.R., Hedlund C.R., Ligrani P.M. An infrared thermography imaging system for convective heat transfer measurements in complex flows // Meas. Sci. Technol. 1998. Vol. 9, № 12. P. 1974-1981.

148. Advances in Measurement Techniques for Turbomachinery Flow, Heat Transfer, and Acoustics /N. Sitaram [et al.] // Int. J. Rotating Mach. 2015. Vol. 2015. P. 1-2.

149. Бурцев C.A., Киселёв H.A., Леонтьев А.И. Особенности исследования теплогидравлических характеристик рельефных поверхностей // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52, № 6. С. 895-898.

150. Киселёв Н.А. Отработка методики определения коэффициентов теплоотдачи и восстановления температуры на основе тепловой картины на поверхности пластин, обтекаемых потоком сжимаемого газа // Тепловые процессы в технике. 2013. № 7. С. 303-312.

151. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик поверхностей с коридорным расположением лунок /Н.А. Киселёв и др. // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 5. С. 348-369. DOI: 10.7463/0515.0776160

152. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1985г. 320 с.

153. Moffat R.J. Describing the uncertainties in experimental results // Exp. Therm. Fluid Sci. 1988. Vol. 1, № 1. P. 3-17.

154. ГОСТ P 54500.3-2011/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008. Руководство по выражению неопределенности измерения. М.:Стандартинформ, 2012. 107 с.

155. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик

шахматного массива лунок /H.A. Киселёв // Труды XV Минского международного форума по тепломассообмену, 2016. Т. 1, № 22. С. 1-6.

156. Influence of parameters of array of dimples on thermohydraulic efficiency / N. A. Kiselev // The 8th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer, Sarajevo, Bosnia and Herzegovina. 2015. P. 753-756.

157. Nikuradse J. Stromungsgesetze in rauhen Rohren // Forsch. auf dem Gebiete des Ingenieurwesens. Ed. B. 1933. Vol. 4. 64 p.

158. Webb R.L. Performance evaluation criteria for use of enhanced heat transfer surfaces in heat exchanger design // Int. J. Heat Mass Transf. 1981. Vol. 24, № 4. P. 715-726.

159. Bergles A.E., Bunn R.L., Junkhan G.H. Extended performance evaluation criteria for enhanced heat transfer surfaces // Lett. Heat Mass Transf. 1974. Vol. 1, № 2. P. 113-120.

160. Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок /В.Л. Иванов [и др.]. Москва: Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2004. 592 С.

161. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 264 С.

162. Выбор рациональных интенсификаторов теплообмена в теплообменном оборудовании /H.A. Киселёв // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. № 12. DOI: 10.7463/1216.0852444.

163. Gee D.L., Webb R.L. Forced Convection Heat Transfer in Helically Rib-Roughened Tubes. // Int. J. Heat Mass Transf. 1980. Vol. 23, № 8. P. 1127-1136.

164. Webb R.L. Single-phase heat transfer, friction, and fouling characteristics of three-dimensional cone roughness in tube flow // Int. J. Heat Mass Transf. Elsevier Ltd, 2009. Vol. 52, № 11-12. P. 2624-2631.

165. Han J.C., Park J.S. Developing heat transfer in rectangular channels with rib turbulators // Int. J. Heat Mass Transf. 1988. Vol. 31, № 1. P. 183-195.

166. Huh M., Liu Y.-H., Han J.-C. Effect of rib height on heat transfer in a two pass rectangular channel (AR=1:4) with a sharp entrance at high rotation numbers // Int. J. Heat Mass Transf. 2009. Vol. 52, № 19-20. P. 4635-4649.

167. Rib Spacing Effect on Heat Transfer in Rotating Two-Pass Ribbed Channel (AR=1:2) /Y.-H. Liu [et al.] // J. Thermophys. Heat Transf. 2007. Vol. 21, № 3. P. 582-595.

168. Taslim M.E., Fong M.K.H. Experimental and Numerical Crossover Jet Impingement in a Rib-Roughened Airfoil Trailing-Edge Cooling Channel // J. Turbomach. 2013. Vol. 135, № 5. 10 p.

169. Taslim M.E., Nezym V. A New Statistical-Based Correlation for the Rib Fin Effects on the Overall Heat Transfer Coefficient in a Rib-Roughened Cooling Channel // Int. J. Rotating Mach. 2007. Vol. 2007, № 2. P. 1-11.

170. Taslim M.E., Fong M.K.H. Experimental and Numerical Crossover Jet Impingement in a Rib-Roughened Airfoil Trailing-Edge Cooling Channel // Heat Transfer, Parts A and B. 2011. Vol.5. P. 1385-1396.

171. Study of Flow Through a Stationary Ribbed Channel for Blade Cooling /R.S. Amano [et al.] // Volume 4: Heat Transfer, Parts A and B. 2010. P. 471-478.

172. Васильев В.Я. Комплексное исследование интенсификации теплообмена в высокоэффективных пластинчато-ребристых теплообменниках нового поколения: дисс. ...д-ра техн. наук. Москва. 2012. 347 с.

173. Liu H., Wang J. Numerical investigation on synthetical performances of fluid flow and heat transfer of semiattached rib-channels // Int. J. Heat Mass Transf. 2011. Vol. 54, № 1-3. P. 575-583.

174. Effects of Pin Detached Space on Heat Transfer and Pin-Fin Arrays /S.C. Siw [et al.] // J. Heat Transfer. 2012. Vol. 134, № 8. 9 p.

175. Endwall heat transfer and pressure drop in rectangular channels with attached and detached circular pin-fin array /S.W. Chang [et al. ] // Int. J. Heat Mass Transf. 2008. Vol. 51, № 21-22. P. 5247-5259.

176. Heat-mass transfer and friction characteristics of profiled pins at low Reynolds

numbers in minichannels /S.S. Sreedharan [et al.] // Numer. Heat Transf. Part

A. 2008. Vol. 54, № 2. P. 130-150.

177. Siw S.C., Chyu M.K., Alvin M.A. Effects of Pin Detached Space on Heat Transfer in a Rib Roughened Channel // Volume 5: Heat Transfer, Parts A and

B. 2011. P. 1483-1493.

178. Huh M., Han J.-C. Recent Studies in Turbine Blade Internal Cooling // Heat Transf. Res. 2010. Vol. 41, № 8. P. 803-828.

179. Bejan A., Pfister P.A. Evaluation of heat transfer augmentation techniques based on their impact on entropy generation // Lett. Heat Mass Transf. 1980. Vol. 7, № 2. P. 97-106.

180. Herwig H., Kock F. Direct and indirect methods of calculating entropy generation rates in turbulent convective heat transfer problems // Heat Mass Transf. 2007. Vol. 43, № 3. P. 207-215.

181. Bejan A. Second law analysis in heat transfer // Energy. 1980. Vol. 5. P. 721732.

182. Herwig H. The Role of Entropy Generation in Momentum and Heat Transfer // J. Heat Transfer. 2012. Vol. 134, № 3. P. 31003.

183. Webb R.L., Eckert E.R.G. Application of rough surfaces to heat exchanger design // Int . J. Heat Mass Transf. 1972. Vol. 15, № 9. P. 1647-1658.

184. Dittus F.W., Boelter L.M.K. Heat transfer in automobile radiators of the tubular type // Int. Commun. Heat Mass Transf. 1985. Vol. 12, № 1. P. 3-22.

185. Han J.C., Zhang Y.M., Lee C.P. Augmented Heat Transfer in Square Channels With Parallel, Crossed, and V-Shaped Angled Ribs // J. Heat Transfer. 1991. Vol. 113, № 3. P. 590.