Теплообмен и гидродинамика при вынужденном поперечном обтекании тела цилиндрической формы плоской турбулентной струёй тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат технических наук Парыгин, Константин Эдуардович

• Парыгин, Константин Эдуардович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Парыгин, Константин Эдуардович

Список обозначений.

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи исследования.

1.1. Гидродинамика и теплообмен при вынужденном обтекании цилиндра однородным неограниченным потоком.

1.2. Гидродинамика и теплообмен при поперечном обтекании цилиндра плоской турбулентной струёй.

1.3. Гидродинамика и теплообмен при обтекании плоской турбулентной струёй пластины, расположенной нормально к потоку.

1.4. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена при вынужденном обтекании цилиндра плоской турбулентной струёй.

2.1. Общая схема экспериментального стенда.

2.2. Экспериментальная установка.

2.3. Измерительная система.

2.4. Методика исследования гидродинамических характеристик течения в окрестности цилиндра.

2.5. Методика исследования характеристик свободной затопленной турбулентной струи. *

2.6. Методика исследования локального и среднего теплообмена

2.7. Оценка точности результатов исследования.

Глава 3. Результаты экспериментальных исследований. Эмпирические обобщающие зависимости.

3.1. Результаты экспериментальных исследований характеристик свободной затопленной плоской струи.

3.2. Результаты экспериментальных исследований гидродинамики при поперечном обтекании цилиндра плоской струёй.

3.3. Результаты экспериментальных исследований локального и среднего теплообмена при поперечном обтекании цилиндра плоской струёй.

Глава 4. Интегральное решение задачи о теплообмене цилиндра, обтекаемого плоской турбулентной струёй. Обобщение результатов исследований.

4.1. Схема обтекания и основные допущения.

4.2. Расчёт динамического пристенного и температурного пограничных слоёв в области ускоренного течения.

4.3. Расчёт динамического пристенного пограничного слоя в области перехода от ламинарного течения к развитому турбулентному течению.

4.4. Расчёт динамического пристенного пограничного слоя и локального теплообмена в области развитого турбулентного течения.

4.5. Расчёт локального теплообмена в области перехода от ламинарного к развитому турбулентному течению в пристенном слое.

4.6. Расчёт среднего теплообмена цилиндра, расположенного в яд- \ ре поперечно натекающей плоской турбулентной струи.

Выводы.

Список публикаций по теме диссертации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теплообмен и гидродинамика при вынужденном поперечном обтекании тела цилиндрической формы плоской турбулентной струёй»

Развитие экономики на современном этапе требует решения огромного числа научно-технических задач, связанных с проблемой энергосбережения, созданием новых материалов и освоением новейших технологических процессов. В области теплофизики в этой связи большое внимание привлекает к себе использование газовых струй. Высокие коэффициенты теплоотдачи, возможность локализации интенсивных тепловых потоков в определённых местах на поверхности, с которой взаимодействует струя, энергосбережение при использовании струйного обдува по сравнению с неограниченным однородным потоком и легкость изменения локальных характеристик теплообмена путём изменения расхода и расстояния до поверхности обусловливают их широкое применение в промышленности. Области применения газовых струй включают в себя сушку текстильных изделий, бумаги, фанеры и плёночных материалов, отжиг металлических и пластиковых листов. Струи используются для поддержания температуры лопаток турбин ниже допустимых пределов. Особый интерес представляет взаимодействие струи с поверхностью в ракетно-космической отрасли, что связано с проектированием систем вертикального взлёта и посадки.

В большинстве указанных областей применения предполагается взаимодействие круглой или плоской струи, или ряда струй с плоской поверхностью. Однако взаимодействие плоской струи с цилиндрической поверхностью также представляет практический интерес в современной инженерной практике, например, при нагреве или охлаждении заготовок цилиндрической формы из металла, стекла или пластика. Как показывают некоторые опытные данные, теплообмен при этом весьма эффективен и такой способ воздействия рабочей среды на тело может с большим успехом применяться с целью интенсификации теплообмена. Вопросы взаимодействия плоской струи с цилиндрической поверхностью, в том числе теплообменные процессы, представляют практический интерес также и при производстве заготовок для вытягивания световодного волокна методом осаждения стеклообразующих частиц на цилиндрическую затравку из парогазовой смеси (OVD-метод).

В то же время, более широкому внедрению струйного обдува в перечисленных областях мешает относительно недостаточная изученность вопроса в целом. Если в настоящее время задача о конвективном теплообмене при обтекании круглого цилиндра однородным неограниченным потоком изучена достаточно хорошо, то теплообмен при обтекании цилиндра свободной турбулентной струёй газа изучен слабо. Основная трудность здесь состоит в большем, чем при обтекании неограниченным потоком, числе определяющих теплообмен параметров, что связано, прежде всего, с изменением скорости и степени турбулентности по оси струи и, как следствие, с существованием трёх характерных участков течения в свободной струе — начального, переходного и основного.

На сегодняшний день имеется лишь несколько экспериментальных работ, в основном по вынужденному обтеканию цилиндра плоской струёй воздуха в области больших чисел Рейнольдса, результаты которых обобщены лишь для среднего теплообмена и могут быть использованы в ограниченном диапазоне определяющих параметров. Обобщающие зависимости по локальному теплообмену, за исключением лобовой точки, отсутствуют. Что касается численных исследований, то к настоящему времени количество их ещё меньше, и эти работы ограничиваются исследованиями теплообмена в основном в области лобовой точки и малых чисел Рейнольдса. Например, известна лишь одна работа, в которой исследовался теплообмен изотермического цилиндра с нагретой струёй воздуха в области малых чисел Рейнольдса в режиме смешанной конвекции. При этом авторы не предложили каких-либо обобщающих зависимостей, и полученные результаты не были подтверждены физическим экспериментом. Данные, как по среднему, так и по локальному теплообмену в области небольших чисел Рейнольдса, соответствующих режиму вынужденной конвекции на границе с режимом смешанной конвекции отсутствуют, хотя и представляют определённый практический интерес.

Таким образом, можно отметить явный недостаток на сегодняшний день экспериментальных данных и достоверных соотношений, позволяющих проводить расчёты различного рода технических устройств, использующих взаимодействие плоской турбулентной струи с цилиндрической поверхностью. В то же время, оснащённость научных лабораторий современной высокоточной измерительной аппаратурой позволяет в настоящее время провести необходимые экспериментальные исследования, а современная вычислительная техника -получить недостающие обобщающие зависимости на основе приближённого аналитического решения задачи о локальном теплообмене цилиндра со струёй.

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена горизонтального цилиндра, находящегося в начальном участке поперечно натекающей плоской турбулентной струи воздуха в условиях вынужденной конвекции, граничащей с режимами смешанной конвекции. Получение необходимой количественной информации по локальному теплообмену и гидродинамике течения в пристенном и струйном пограничных слоях, включая данные по положению точки отрыва пристенного слоя и условиям, при которых не наступает турбулизация течения в нём. Обобщение полученных экспериментальных данных и результатов других авторов.

Актуальность работы обусловлена тем, что полученные результаты расширяют объём данных по локальному и среднему теплообмену, а также гидродинамике течения в пристенном пограничном слое цилиндра, обтекаемого плоской турбулентной струёй в режиме вынужденной конвекции.

Обоснование достоверности полученных результатов основано на использовании в эксперименте приборов, прошедших метрологическую проверку, использовании различных методов тестирования и контроля измерительной системы экспериментального стенда, включая тщательную тарировку приборов. Проведено сравнение полученных результатов с данными других авторов и с данными независимых измерений в настоящей работе, которое показало хорошее соответствие результатов друг другу.

Научная новизна. Экспериментально исследованы локальные и средние характеристики гидродинамики и теплообмена около цилиндра в ядре плоской турбулентной струи при вынужденном обтекании в области небольших чисел Рейнольдса, граничащих с режимами смешанной конвекции. Получены данные по положению точки отрыва пристенного пограничного слоя и условия, при которых не наступает турбулизация потока в нём. Предложена методика обобщения экспериментальных данных по локальному и среднему теплообмену.

Практическая ценность результатов заключается в разработке написанного в интегрированной математической среде MATHCAD программного обеспечения приближённого аналитического решения задачи о локальном теплообмене изотермического цилиндра в ядре поперечно натекающей плоской турбулентной струи для случая, когда реализуется обтекание вследствие эффекта Ко-анда. Получены обобщающие зависимости, являющиеся основой для разработки инженерной методики расчета локального и среднего теплообмена цилиндра при струйном обтекании. Особый интерес представляют экспериментально полученные распределения тангенциальной составляющей скорости течения на внешней границе пристенного пограничного слоя, которые в дальнейшем могут быть использованы в численных расчётах и приближённых аналитических решениях.

Автор защищает: а) результаты экспериментального исследования теплообмена цилиндра в ядре поперечно натекающей плоской турбулентной струи в условиях вынужденной конвекции; б) экспериментально полученные распределения скорости течения около цилиндра в струйном и пристенном пограничных слоях, а также на их границе в условиях вынужденного обтекания его плоской турбулентной струёй; в) данные по положению точки отрыва пристенного пограничного слоя и условиям, при которых не наступает турбулизация потока в пристенном слое; г) результаты приближённого аналитического решения задачи о локальном теплообмене цилиндра в начальном участке поперечно натекающей плоской турбулентной струи в условиях вынужденной конвекции и методику обобщения экспериментальных данных на этой основе.

Апробация. Материалы отдельных разделов диссертации были представлены и докладывались на научно-технических конференциях МГУЛ в 1992-94 и 2001 годах. В 2002 г. материалы работы были представлены на 16-ю Индийскую Национальную и 5-ю совместную с Американским обществом инженеров-механиков конференцию по тепломассообмену, докладывались на 15-м Международном конгрессе по химическому машиностроению и технологиям CHISA-2002 в Чехии, на 3-й Российской национальной конференции по теплообмену. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ и одна работа на электронном носителе (лазерном компакт-диске).

Автор считает своим долгом отметить большую помощь и всестороннюю I поддержку, оказанную первым научным руководителем - д.т.н., профессором

Брдликом П.М.| на начальном этапе работы над диссертацией, особенно при постановке задачи исследования, и отметить практическую помощь, оказанную к.т.н., с.н.с.

Филимоновым В.А.

Автор выражает огромную благодарность своему научному руководителю - к.т.н., доценту Белякову В.А. за всестороннюю поддержку и постоянную помощь при выполнении работы, а также выражает признательность сотрудникам кафедры теплотехники к.т.н. Ермакову А.К. и к.т.н., доценту Хроменко А.В. за практическую помощь в работе.

Автор посвящает свою работу памяти профессора П.М. Брдлика.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Парыгин, Константин Эдуардович

168 ВЫВОДЫ

1. Экспериментально оптическим методом с помощью лазерного анемометра MALVERN получены распределения тангенциальной составляющей скорости в окрестности изотермического цилиндра при вынужденном обтекании его плоской турбулентной струёй воздуха (Рг = 0,7) для значений ReAo= 4,07'103-2,6'104 и bo/D = 0,066-0,262. В экспериментах цилиндр располагался в начальном участке струи (h/bo= 1-4).

2. Получены данные по положению точки отрыва пристенного пограничного слоя и условия, при которых не наступает турбулизация потока в нём.

3. На основании экспериментальных результатов настоящей работы и других авторов предложены обобщающие зависимости для распределения скорости на внешней границе пристенного пограничного слоя в интервале значений h/b0= 1-4, b(JD = 0,06-0,3 и RеА0= 9,5-103-3-105. Данные зависимости могут быть использованы для приближённого решения задачи о локальном теплообмене цилиндра в начальном участке струи на базе интегральных соотношений пограничного слоя и для более точных расчётов путём численного решения соответствующих дифференциальных уравнений.

4. Экспериментально с использованием термоанемометра DANTEC исследован локальный теплообмен нагретого изотермического цилиндра, расположенного в ядре струи (h/b0 = 1-4), при вынужденном охлаждении его плоской турбулентной струёй воздуха (Рг = 0,7) в диапазоне значений ReA0 = 9,5-103— 4,02-104 и bo/D = 0,066-0,262.

5. Получены данные по среднему теплообмену на основании результатов исследований локального теплообмена и независимым способом с помощью измерений на основании уравнения теплового баланса.

6. Выполнено интегральное решение задачи о локальном теплообмене цилиндра в начальном участке (М?о=1-4) поперечно натекающей плоской турбулентной струи воздуха (Рг = 0,7). Предложены обобщающие зависимости и программа в интегрированной среде MATHCAD для расчёта локального и среднего теплообмена в области значений ReA0 = 9,5-10-3-105 и b<JD = 0,06-0,3. Предложена обобщающая зависимость для расчёта локального теплообмена в области ускоренного течения на цилиндре для случая bo/D>0,65.

7. Результаты исследований, в частности обобщающие зависимости по теплообмену, могут быть использованы при проектировании устройств и расчёте соответствующих режимов струйного нагрева, охлаждения и сушки заготовок цилиндрической формы из различных материалов. Полученные данные можно использовать также при разработке процессов получения цилиндрических заготовок для вытягивания световодного волокна методом осаждения из парогазовой смеси (OVD-метод), поскольку скорость осаждения стеклообра-зующих частиц на цилиндрическую затравку, являющаяся основным показателем эффективности процесса, в сильной степени определяется закономерностями распределения по окружности локальных характеристик гидродинамики и теплообмена.

Список публикаций по теме диссертации

Беляков В.А., Парыгин К.Э. Исследование теплообмена при натекании плоской струи на горизонтальный цилиндр// Научн. тр./ Моск. лесотехн. ин-т. — 1992. - Вып. 249. - С. 27-36.

Беляков В.А., Хроменко А.В., Парыгин К.Э., Климов В.О. Методика экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена при натекании плоской струи на горизонтальный цилиндр в условиях вынужденной и смешанной конвекции// Научн. тр./ Моск. гос. ун-т леса. - 2002. — Вып. 316. -С. 74-87.

Парыгин К.Э. Гидродинамика и теплообмен цилиндра в начальном участке поперечно натекающей плоской турбулентной струи// Научн. тр./ Моск. гос. ун-т леса. - 2002. - Вып. 316. - С. 87-94.

Семёнов Ю.П., Беляков В.А., Хроменко А.В., Парыгин К.Э., Климов В.О. Теплообмен круглого цилиндра в начальном участке поперечно натекающей плоской турбулентной струи// Труды Третьей Российской нац. конф. по теплообмену (21-25 окт. 2002 г.): Вынужденная конвекция однофазной жидкости. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. - Т. 2. - С. 255-258. Беляков В.А., Хроменко А.В., Парыгин К.Э. Приближённый расчёт локального теплообмена на цилиндре в области ускоренного течения при натекании плоской турбулентной струи// Научн. тр./ Моск. гос. ун-т леса. — 2003. -Вып. 319.-С. 137-155.

Semyonov Yu. P., Belyakov V.A., Khromenko A.V., Paryghin K.E., Klimov V.O. Hydrodynamics and heat transfer on a circular horizontal cylinder exposed to impinging two dimensional jet flow// Proceedings of 5th ISHMT-ASME Heat and Mass transfer conference and 16th National heat and mass transfer conference (Delhi, India, 3-5 January 2002).

Semyonov Yu. P., Belyakov V.A., Khromenko A.V., Paryghin K.E., Klimov V.O. Heat transfer and hydrodynamics on a circular horizontal cylinder exposed to impinging two dimensional jet flow// 15th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2002 (25-29 August 2002, Prague, Czech Republic): Summaries. - Prague: Process Engineering Publisher, 2002. — V. 3. - P. 166-167.

Semyonov Yu. P., Belyakov V.A., Khromenko A.V., Paryghin K.E., Klimov

V.O. Heat transfer and hydrodynamics on a circular horizontal cylinder exposed . to impinging two dimensional jet flow// 15 International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2002 (25-29 August 2002, Prague, Czech Republic): Full texts of papers on CD. - Prague: Magicware, 2002. - Ser. N 142. -P. 1-20.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Парыгин, Константин Эдуардович, 2003 год

1. Жукаускас А.А., Жюгжда И.И. Теплоотдача цилиндра в поперечном потоке жидкости. - Вильнюс: Моклас, 1979. - 237 с.

2. Юдаев Б.Н., Михайлов М.С., Савин В.К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. — М.: Машиностроение, 1977. 247 с.

3. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя/ Пер. с 5-го нем. изд. Г.А. Вольпер-та; Под ред. Л.Г. Лойцянского. М.: Наука, 1969. - 744 с.

4. Перкинс Х.Г., Лепперт Г. Вынужденная конвективная теплоотдача от равномерно нагретого цилиндра// Тр. Амер. о-ва инж.-мех. Сер. С, Теплопередача. 1962. -Т.84, № 3. - С. 76-83.

5. Беляков В.А. Локальная теплоотдача при смешанной конвекции воздуха// Научн. тр./ Моск. лесотехн. ин-т. 1978. - Вып. 108. - С. 126-129.

6. Жукаускас А.А. Конвективный теплообмен при внешнем обтекании// ИФЖ. 1987. - Т. 53, № 5. - С. 725-733.

7. Хроменко А.В. Гидродинамика и теплообмен горизонтального цилиндра при ламинарной смешанной конвекции//Дис. канд. техн. наук: 05.14.05. -М., 1990.-263 с.

8. Джейн П.К, Гоэл Б.С. Численное исследование неустановившейся ламинарной вынужденной конвекции от кругового цилиндра// Тр. Амер. о-ва инж.-мех. Сер. С, Теплопередача. 1976. - Т. 98, № 2. - С. 167-172.

9. Абрамович Т.Н. Теория турбулентных струй/ Изд. 2-е, перераб. — М.: Наука, 1984.-717 с.

10. Исатаев С.И. Исследование турбулентного следа за плохо обтекаемыми телами в однородном потоке и турбулентной свободной струе: Дис. канд. физ.-мат. наук: Утв. 15.02.60. Алма-Ата, 1959. - 141 с.

11. Кудряшов Л.И., Щибраев Е.В. Исследование поля скоростей при обтекании цилиндра плоской струёй воздуха// Труды Куйб. авиац. ин-та. Куйбышев, 1962. - Вып. 15, Ч. 1. - С. 47-56.

12. Исатаев С.И., Жанабаев З.Ж. Аэродинамика струйного обтекания цилиндра и шара// Вопросы общей и прикладной физики. Труды Первой Респ. конф. по вопросам общей и прикл. физики (15-19 мая 1967 г.): Сб. ст. Алма-Ата: Наука, 1969.-С. 159-162.

13. Исатаев С.И., Жанабаев З.Ж. Аэродинамическое сопротивление плохообте-каемых тел в струе// Вопросы общей и прикладной физики. Труды Первой Респ. конф. по вопросам общей и прикл. физики (15-19 мая 1967 г.): Сб. ст. Алма-Ата: Наука, 1969.-С. 162-164.

14. Жанабаев З.Ж. Аэродинамика и теплообмен цилиндра и шара при струйном обтекании: Дис. канд. физ.-мат. наук: Утв. 4.03.69- Алма-Ата, 1968.—154 с.

15. Жанабаев З.Ж. Аэродинамика струйного обтекания цилиндра и шара// Общая и прикладная физика: Сб. ст. Алма-Ата, 1974 - Вып. 7. - С. 140—144.

16. Исатаев С.И., Жанабаев З.Ж. Экспериментальное изучение теплоотдачи цилиндра при струйном обтекании// Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики. 1966. - Вып. 3. - С. 199-210.

17. Кудряшов Л.И, Щибраев Е.В. Теплообмен при обтекании цилиндра плоскопараллельной струёй воздуха// Труды Куйб. авиац. ин-та. Куйбышев, 1962. - Вып. 15, Ч. 1. - С. 57-69.

18. Исатаев С.И., Жанабаев З.Ж. Теплоотдача тел при струйном обтекании// Труды Первой Респ. конф. по аэрогидромеханике, теплообмену и массообмену (3-8 июня 1967 г.).-Киев: Изд-во Киевск. ун-та, 1969.-С. 301-304.

19. Беляков В.А. Исследование теплообмена при натекании струи на цилиндр, помещённый в реактор/ В.А. Беляков, С.А. Данилов, Е.Ю. Ковалёва, К.Э. Парыгин// Научн. тр./ Моск. лесотехн. ин-т. 1992. - Вып. 249. - С. 21—26.

20. Савин В.К., Можаева Ж.П., Аралов А.Д. Гидродинамические исследования пограничного слоя при струйном обтекании пластины// Известия Вузов. Сер. Машиностроение. 1975. - № 9. - С. 76-80.

21. Савин В.К. Исследование гидродинамики и теплообмена в плоских импакт-ных струях// Труды IV Всесоюзного совещания по тепло и массообмену. — Минск: 1972.-Т. 1,4. 1.-С. 222-227.

22. Гардон Р., Акфират Дж. К. Характеристики теплопередачи при ударе двумерных воздушных струй// Тр. Амер. о-ва инж.-мех. Сер. С, Теплопередача. 1966.-Т. 88,№ 1.-С. 100-118.

23. Андреев А.А. Исследование теплообмена в градиентной области течения при натекании плоской турбулентной струи на нормально расположенную преграду/А.А. Андреев, В.Н. Дахно, В.К. Савин, Б.Н. Юдаев// Инж.-физ. Журнал. 1970. - Т. 18, № 4. - С. 631-637.

24. Дахно В.Н. Влияние турбулентности на теплообмен при взаимодействии плоской струи с преградой/ В.Н. Дахно, Ж.П. Можаева, В.К. Савин, А.Д. Аралов// Известия Вузов. Сер. Машиностроение 1977. — № 1.- С. 104-108.

25. Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения. Методы и приборы. М.: Наука, 1964. - 720 с.

26. Семёнов Ю.П., Пастухов Ю.Н., Филимонов В.А. Сопряжение доплеровского коррелятора фотонов с микро-ЭВМ для исследования смешанной конвекции воздуха//Научн. тр./Моск.лесотехн.ин-т-1987-Вып. 192.-С. 169-173.

27. Лазерная анемометрия, дистанционная спектроскопия и интерферометрия: Справочник/ В.П. Клочков, Л.Ф. Козлов, И.В. Потыкевич, М.С. Соскин. -Киев: Наукова думка, 1985. 759 с.

28. Дюррани Т., Грейтид К. Лазерные системы в гидродинамических измерениях/ Пер. с англ. Д.В. Власова; Под ред. А.И. Божкова. М.: Энергия, 1980. -336 с.

29. Лазерное доплеровское измерение скорости потоков жидкости и газов: Обзор № 481/ Под ред. Г.Л. Гродзовского. М.ЮНТИ ЦАГИ, 1976. - 303 с.

30. Брдлик П.М. Текст лекций в 3-х частях. Часть 1: Внешние задачи теплообмена при гравитационной конвекции. -М.: МЛТИ, 1988. 71 с.

31. Брэдшоу П. Введение в турбулентность и её измерение/ Пер. с англ. В.Ф. Алымова и др.; Под ред. Г.С. Глушко.-М.: Мир, 1974. 280 с.

32. Трёхмерные турбулентные пограничные слои/ Под ред. Фернхольца X., Краузе Е./ Пер. с англ.; Под ред. А.С. Гиневского М.: Мир, 1985. - 385 с.

33. Беляков В.А. Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена около горизонтальных цилиндров при ламинарной смешанной конвекции: Дис. канд. техн. наук: 05.14.05.: Утв. 24.10.79.-М., 1979.-231 с.

34. Купцова B.C., Малнннн В.Г. Теплообмен около горизонтального цилиндра в условиях свободной конвекции при граничных условиях I рода// Вопросы теплопередачи: Материалы научного семинара-М.:МЛТИ, 1976-С. 125-133.

35. Гутер Р.С. Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта/ Изд. 2-е. М.: Наука, 1970. - 432 с.

36. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Ленинград: Наука, 1974.- 108 с.

37. Юдаев Б.Н. Теплопередача/ Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1981.-319с.

38. Брдлик П.М., Савин В.К. Исследование гидродинамики затопленной осе-симметричной струи, набегающей перпендикулярно на пластину// Строительная теплофизика; Под ред. А.В. Лыкова: Сб. ст. — М.: Энергия, 1966. -С. 192-197.

39. Ротта И.К. Турбулентный пограничный слой в несжимаемой жидкости/ Пер. с англ. ИД. Желтухина и Н.А. Сергиевского; Под ред. Ю.Ф. Иваню-ты-Ленинград: Судостроение, 1967. -232 с.

40. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое/Изд. 2-е, перераб-М.: Энергоатомиздат, 1985.-320 с.

41. Morgan V.T. The overall convective heat transfer from smooth circular cylinders// Advances in Heat Transfer. New York: Academic Press, 1975. - V. 11.-P. 199-264.

42. Martin H. Heat and mass transfer between impinging gas jets and solid surfaces// Advances in Heat Transfer/ Ed. By T. Irvine, J.P. Harnett. New York: Academic Press, 1977.-V. 13.-P. 1-60.

43. Hilpert R. Warmeabgabe von geheizten Drahten und Rohren im Luftstrom// Forsch. Gebiete Ingenieurwes. 1933. - Bd. 4, Nr. 4. - S. 215-224.

44. Frossling N. Verdunstung, Warmeubergang und Geschwindigkeits-verteilung bei zweidimensionaler und rotationssymmetrischer Grenzschichtstromung// Lunds

45. Univ. Arssk., N.F. Avd. 2. 1940. - 36, Nr. 4. - S. 36-51.

46. Hiemenz K. Die Grenzschlicht an einem in den gleichformigen Fliissigkeitsstrom eingetauchten geraden Kreiszylinder// Ding. Polytech. J 1911 - 326—S. 321-410.

47. Richardson P.D. Convection from heated wires at moderate and low Reynolds numbers// AIAA J. 1965. - V. 3. - P. 537-538.

48. Calloway T.R. Sage B.H. Local and macroscopic transport from a 1.5 in. cylinder in a turbulent air stream// AIChE Journal. 1967. - V. 13, No 3. - P. 563-570.

49. Achenbach E. Total and local heat transfer from a smooth circular cylinder in cross-flow at high Reynolds number// Int. J. of Heat and Mass Transfer. — 1975. -V. 10, No 12.-P. 1387-1396.

50. Acrivos A. The steady separated flow past a circular cylinder at large Reynolds number/ A. Acrivos, D.D. Snowden, A.S. Grove, E.E. Petersen// J. of Fluid Mech. 1965. - V. 21, N 4. - P. 737-760.

51. Grove A.S. An experimental investigation of the steady separated flow past a circular cylinder/ A.S. Grove, F.H. Shair, E.E. Petersen, A. Acrivos// J. of Fluid Mech. 1964.-V. 19,N l.-P. 60-81.

52. Badr H.M. Laminar combined convection from a horizontal cylinder — parallel and contra flow regimes// Int. J. Heat and Mass Transfer. 1984. - V. 27, No 1. -P. 15-27.

53. Lee S.C., Wong K.L., Chen C.K. The finite element solution of laminar combined convection from a horizontal cylinder// Computer methods in applied mechanics and engineering. 1985. - V. 50, No 2 - P. 147-161.

54. Reba I. Applications of the Coanda effect// Scientific American. 1966. - V. 214, No 6.-P. 84-92.

55. Schuh H., Persson B. Heat transfer on circular cylinders exposed to free-jet flow// Int. J. of Heat and Mass Transfer. 1964. - V. 7, N 11. - P. 1257-1271.

56. Kumada M., Mabuchi I., Kawashima Y. Mass transfer on a cylinder in the potential core region of a two-dimensional jet// Heat Transfer-Japanese Research. -1973.-V. 2, No 3.-P. 53-66.

57. Gau С., Chung C.M. Surface curvature effect on slot-air-jet impingement cooling flow and heat transfer process// Trans. ASME. Ser. C, J. of Heat transfer. 1991. -V. 113, No 4.-P. 858-864.

58. Bartoli C., Marco P. D., Faggiani S. Impingement heat transfer at a circular cylinder due to a submerged slot jet of water// Exp. Thermal Fluid Sci. 1993. - V.7, No 4.-P. 279-286.

59. Miyazaki H., Sparrow E.M. Potential flow solution for cross-flow impingement of a slot jet on a circular cylinder// ASME J. of Fluid Eng. 1976. - V. 98, No 7. -P. 249-255.

60. Kang S.H., Greif R. Flow and heat transfer to a circular cylinder with a hot impinging air jet// Int. J. of Heat and Mass Transfer. 1992. - V. 35, No 9. - P. 2173-2183.

61. Gardon R., Akfirat J. C. The role of turbulence in determining the heat transfer ^ characteristics of impinging jets// Int. J. of Heat and Mass Transfer. 1965. - V.8, No 10.-P. 1261-1272.

62. Operating and Installation Manual for Type K7023 Malvern Digital Correlator. -Malvern: Malvern Instruments Limited, 1978. 168 p.

63. Acrivlellis M. Hot-wire measurement in flow of low and high turbulence intensity// DISA information. 1977. - No 22 - P. 15-20.

64. Acrivlellis M. Finding the spatial flow field by means of hot-wire anemometry// DISA information. 1977. - No 22 - P. 21-28.

65. Freymuth P. A bibliography of thermal anemometry// TSI quarterly. 1978. - V. 4, No l.-P. 2.

66. Lemieux G.P., Oostuhuizen P.H. A simple approach to the compensating of constant temperature hot-wire anemometers for fluid fluctuations// ISA Trans. — 1985. V. 24, No 2. - P. 69-72.

67. Instruction Manual of 56C14 Temperature Compensated Bridge. Skovlunde: Dantec Electronik, 1981. - 15 p.

68. Instruction Manual of 56C20 Temperature Bridge. Skovlunde: Dantec Electronik, 1982.-8 p.

69. Vagt L.D. Hot-wire probes in low speed flow// Progress in Aerospace Sciences. — 1979. V. 18, No 4. - P. 271-323.

70. Tsubouchi Т., Sato S. On the heat transfer coefficients of cylindrical bodies// Sci. Rep. Res. Inst./ Tohoku Univ. Ser. B. Technology. 1958. - V. 9. - P. 89-135.

71. Jodlbauer K. Das Temperatur- und Geschwindigkeitsfeld um ein geheiztes Rohr bei freier konvektion// Forschung. Gebiete Ingenieurwes. 1933. - Bd. 4, Nr. 4. -S. 157-172.

72. Hermann R. NASA Tech. Memorandum 1366. 1954.

73. Gortler H. Berechnung von Aufgaben der freien Turbulenz auf Grund eines neuen Naherungsansatzes// ZAMM. 1942. - Bd. 22. - S. 244-254.

74. Reichardt H. Gesetzmassigkeiten der freien Turbulenz// VDI-Forschungsheft. -1942.-414.

75. Heskestad G. Hot-wire mesurements in a plane turbulent jet// Trans. ASME. Ser. E, J. of Applied Mechanics. 1965. - V. 32, No 4. - P. 721-734.

76. Rotta J. Schubspannungsverteilung und Energiedissipation bei turbulenten Grenzschichten// Ing. Arg. 1952. - Bd. 20. - S. 195-207.

77. Wieghardt K., Tillmann W. Zur turbulenten Reibungsschicht bei Druckanstieg// UM 6617.- 1941.

78. Truckenbrodt E. Ein Quadraturverfahren zur Berechnung der laminaren und turbulenten Reibungsschicht bei ebener und rotationssymmetrischerStromung// Ing. Arg. 1952. - Bd. 20. - S. 211-228.

79. Reichardt H. Impuls- und Warmeaustausch bei freier Turbulenz// ZAMM. -1944.-Bd. 24.-S. 268-272.

80. Поля температуры около горизонтального цилиндра при естественной конвекции на воздухе (Рг = 0,7)х.сп = t/= 1,589 мВ = 19,1°С; = 43,3°С; ta = (ts tf)/2 = 31,2°С; GrAfl = 1,39-106

81. NuA(p= 15,95 NU Дф 0 464 0,25 ^ ЫиДч1= 16,71 ^=0,486 NuA(p= 15,76 ~ 0 459 Г. 0,25 NuA(p =15,56 Nuz);(p /~< 0,25

82. NuA(p= 14,73 Nud<p-0 429 /~> 0,25 ЬrD,m NuD)(p= 13,53 NUa<p 0 394 /-> 0,25 rD,m NuA(p = 10,61 ^=0,309 GrDt„ NuA4> = 5,26 NU^-0 153 fir 0,25

83. Пример обработки экспериментальных профилей скорости в окрестности цилиндра для характерного режима вынужденного обтекания плоской струёй1. Диаметр цилиндра:1. D := 76.2 мм

84. Средняя скорость струи на срезе сопла:uq := 4.98 м/с

85. Средняя температура окружающего воздуха во время эксперимента:ta<m:=14.8 °С1. Средняя вязкость воздуха:v :=15.06-14.16/ *14Л6 +-^--(km"10)101. Число Рейнольдса:1. Reuq-D- 10-3

86. Относительная ширина струи на срезе сопла: b0/D = 0,262

87. Относительное расстояние от среза сопла: h/b0 = 2

88. Угол 45° (область ускоренного течения)

89. Вектор координат по показаниям часового индикатора в мм:

90. Вектор скоростей по данным измерений лазерным анемометром, в м/с:1. Vy :=

91. N 0.6 0.8 1.0 1.2 1.7 2.2 2.6 3.0 3.5 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 12.0 15.0 j1. Vu :=

92. Построение функции полиномиальной регрессии, дающей приближение отрезками полиномов 2-ой степени:0.0

93. Vs := loess(Vy,Vu,0.3) U (у) := interp(Vs, Vy, Vu, у) у := 0.0,0.05. 15.01. Vu1. ООО1. U(y)1. Vy.y

94. Нахождение максимального значения скорости и координаты максимума:

95. У := 1/7 Ушах := Maximize(U,y) ymax = 1.817 ммumax := и(Ушах) umax = 5-63 м/с

96. Относительная скорость на внешней границе пристенного пограничного слоя:и,1. П := mmaxu0um = 1.131

97. Угол 70° (переходная область)

98. Вектор координат по показаниям часового индикатора в мм:

99. Построение функции полиномиальной регрессии, дающей приближение отрезками полиномов 2-ой степени:

100. Vs := loess(Vy, Vu, 0.35) U(у) := interp(Vs, Vy, Vu, у) у := 0.0,0.05. 15.0

101. Нахождение максимального значения скорости и координаты максимума:у := 2.7 Ушах := Maximize(U ,у)umax -= Углах)

102. Относительная скорость на внешней границе пристенного пограничного слоя:1. Ушах = ЗЛ08 ммumax = 5-644 м/сm=~ Um= ЫЗЗи0

103. Угол 90° (переходная область)

104. Вектор координат по показаниям часового индикатора в мм:

105. Вектор скоростей по данным измерений лазерным анемометром, в м/с:1. Vy :=00 N 'о.о12 3.4214 3.7918 4.4222 4.9426 5.1830 5.3135 4.0 Vu := 5.41 5.4450 5.3160 5.1870 5.0590 4.42110 3.93130 3.4215.0, ^2.95

106. Построение функции полиномиальной регрессии, дающей приближение отрезками полиномов 2-ой степени:

107. Vs := Ioess(Vy,Vu,0.45) U (у) := interp(Vs, Vy, Vu, у) у := 0.0,0.05. 15.0

108. Нахождение максимального значения скорости и координаты максимума:у := 3.7

109. Ушах := Maximize(U,y) ymax = 4.001umax ' ^(Ушах)ммmax = 5-443 м/с

110. Относительная скорость на внешней границе пристенного пограничного слоя:1. Um :=шахи0ит = 1.093

111. Угол 110° (область турбулентного течения)

112. Вектор координат по показаниям часового индикатора в мм:

113. Вектор скоростей по данным измерений лазерным анемометром, в м/с:1. Vy :=0 ^ 0.6 1.014 1.8 2.2 2.6 3.0 4.0 5.065 8.0 10.0 12.0 14.01. V16.0y1. Vu :=00 ^ 1.91 2.29 2.80 3.09 3.38 3.68 3.91 4.36 4.63 4.80 4.7 4.53 4.17 3.85 З.бОу

114. Построение функции полиномиальной регрессии, дающей приближение отрезками полиномов 2-ой степени:

115. Vs := loess(Vy,Vu,0.35) U (у) := interp( Vs, Vy, Vu, у) у := 0.0,0.05. 15.01. Vu1. ООО1. U(y)

116. Нахождение максимального значения скорости и координаты максимума:

117. У:= 5/7 Ушах := Maximize(U,y) ymax = 6.641 ммumax * ^(Ущах)maxumax = 4-802 М/С

118. Относительная скорость на внешней границе пристенного пограничного слоя:1. Um := ^ Um = 0.964u0

119. Угол 135° (область турбулентного течения)

120. Вектор координат по показаниям часового индикатора в мм:

121. Вектор скоростей по данным измерений лазерным анемометром, в м/с1. Уу :=1. О ^ 1.015 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.5 9.01..0 13.0 14.5160 у

122. Построение функции полиномиальной регрессии, дающей приближение отрезками полиномов 2-ой степени:1. Vu1. ООО1. U(y)1. Vu :=f 0.0 1.13 1.24 1.39 1.71 1.97 2.39258 2.97 3.23 3.48359 3.581. Ч3.6

123. Vs := loess(Vy, Vu, 0.75) U(y) := interp(Vs, Vy, Vu, y) у := 0.0,0.05. 15.0

124. Нахождение максимального значения скорости и координаты максимума:у:= 13

125. Ушах := Maximize(U,y) ymax = 14.214 ммumax • Углах)umax = 3-619 м/с

126. Относительная скорость на внешней границе пристенного пограничного слоя:иги01. Um = 0.727

127. Распределение относительной скорости um/uo на внешней границе пристенного пограничного слоя для случая ReD0 = 2,6-104; b0/D = 0,262; h/b0= 2;

128. Вектор угловых координат, в градусах:

129. Вектор относительных скоростей на внешней границе пристенного слоя:1. Уф :=45^ 70 90 110 v135,1. VUm:=1.131Л 1.133 1.093 0.964 v0.727 j12 10.8vum 0.6 0.4 0.2 0m ООО30120150180