Гидродинамический и термический начальные участки при течении ньютоновской среды в плоском канале с тепловыми граничными условиями первого рода

А. В. Ряжских; А. А. Краснов; И. Г. Дроздов; В. А. Перов; В. И. Ряжских

Гидродинамический и термический начальные участки при течении ньютоновской среды в плоском канале с тепловыми граничными условиями первого рода

А. В. Ряжских, А. А. Краснов, И. Г. Дроздов, В. А. Перов, В. И. Ряжских

Аннотация

Предложен подход к численной идентификации гидродинамического и теплового начальных участков в плоском горизонтальном канале с термическими граничными условиями первого рода при ламинарном течении ньютоновской жидкости, который основан на предварительной линеаризации гидродинамической подзадачи в рамках однонаправленного течения и приближения Озеена с одновременным выражением аксиального давления через касательные напряжения на «смоченных» поверхностях. Построена явная конечно-разностная схема, позволяющая одновременно рассматривать развитие гидротермической обстановки гидродинамических и тепловых полей на одной и той же сетке. Результаты вычислительного эксперимента удовлетворительно коррелируют с классическими данными.

Ключевые слова

гидродинамические начальные участки, длина начального участка, коэффициент теплоотдачи, ньютоновская среда, плоский канал, ламинарный режим течения

Полный текст:

PDF

Литература

Jogbari, M. M. Potentials and xhallnges for pillow-plate heat exchangers: state-of-the-art review / M. M. Jogbari, H. Selvnes, A. Sevult, A. Hafner // Applied Thermal Engineering. — 2022. — V. 214. — 118739.

Shah, R. K. Laminar flow forced convection in ducts: a source book for compact heat exchanger analytical data / R. K. Shah, A. L. London. — NY: Academic Press. — 2014. — 492 p.

Mohanty, A. K. Laminar flow in the entrance region of a smooth pipe / A. K. Mohanty, S. B. L. Asthana // J. Fluid Mech. — 1979. — V. 90(3). — pp. 433 – 447.

Kreith, F. Principles of heat transfer / F. Kreith, R. M. Manglik, — Stanford: Congage Learning, 2016. — 784 p.

Boussineq, J. Sur la maniere don’t les vitesses, dans un tube cylindrique de section circulaire, evase a son entree, se distribuent depuis entree jusqu’anx endroits on se trouve etabli un regime uniforme / J. Boussineq // Comptes Rendus. — 1891. — V. 113. — pp. 49 – 51.

Du Plessis, J. P. A new definition for laminar flow entrance lengths of straight ducts / Du Plessis J. P., Collins M. R. // R&D J. — SAIMechE. — 1992. — № 8. — pp. 11 – 16.

Joshi, Y. Entry lengths of laminar pipe and channel flows / Y. Joshi, B. R. Vinoth // Trans. Asme J. Fluids Engng. — 2018. — V. 140(6). — 061203.

White, F. M. Fluid mechanics / F. M. White. — Singapore: McGraw-Hill, 2006. — 864 p.

Han, J. Analytical Heat transfer / J. Han, L. Wright. — Baca Raton: CRC Press, 2022. — 575 p.

Lienhard IV, J. H. A Heat Transfer Textbook / IV J. H. Lienhard, V J. H. Lienhard. — Cambridge: Phlogiston Press, 2006. — 782 p.

Nguyen, T. V., Simultaneously developing, laminar flow, forced convection in the entrance region of parallel plates / T. V. Nguyen, I. L. Maclaine-Cross // J. of Heat transfer. — 1991. — V. 113. — pp. 837 – 842.

Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. — М.: Дрофа, 2003.

Кэйс, В. М. Конвективный тепло-массобмен / В. М. Кэйс. — М.: Энергия, 1972.

Слезкин, Н. А. Динамика вязкой несжимаемой жидкости / Н. А. Слезкин. — М.: ГИТТЛ, 1955.

Chen, R. Y. Flow in the entrance region at low Reynolds numbers / R. Y. Chen // J. Fluids Eng. Trans. ASME. — 1973. — V. 85(1). — pp. 153 – 158.

Salazar, A. J. Prediction of the thermal entry length without solving the complete entrance length problem / A. J. Salazar, A. Campo // Int. J. Heat Fluid Flow. — 1990. — V. 11 (1). — pp. 48 – 53.

Muzychka, Y. S. Laminar forced Convection Heat Transfer in the Combined Entry Region of Non-Circular Ducts / Y. S. Muzychka, M. M. Yovanovich // Transactions of the ASME. — 2004. — V. 126. — pp. 54 – 61.

Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. 1. — СПб: АНО НПО «Профессионал», 2004.