Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Аномальная интенсификация отрывного течения и теплообмена в узком канале с однорядными косыми канавками

Автор: Сергей Александрович Исаев (СПбГУГА) isaev3612@yandex.ru

Рассмотрено течение и теплообмен в периодической секции узкого канала длиной 8, высотой 1 и шириной 9 с расположенной в середине нагретой нижней стенки овально-траншейной лункой. Глубина лунки 0.25, длина 7.05, ширина 1.05, радиус скругления кромок 0.21. Определенное по среднемассовой скорости число Рейнольдса 104, число Прандтля 0.72. Температура нагретой изотермической стен-ки 1.034, верхней плоской стенки – 1 (293К). Боковые плоские стенки секции тепло-изолированные. Угол наклона лунки варьируется от 1о до 89о. Развитое турбулент-ное течение и теплообмен описываются осредненными по Рейнольдсу уравнениями Навье-Стокса и энергии. Для замыкания системы уравнений применяется модель переноса сдвиговых напряжений (SST) 2003 года в модификации, учитывающей влияние кривизны линий тока в рамках подхода Роди-Лешцинера-Исаева. Лами-нарное течение и теплообмен рассчитываются при Re=103 на основе решения уравнений Навье-Стокса и энергии. На проточных границах задаются условия пе-риодичности, на стенках – условия прилипания. При решении конечно-объемных аналогов записанных в приращениях исходных уравнений применяются много-блочные вычислительные технологии, базирующиеся на разномасштабных пере-секающихся сетках и гибридных сетках с неструктурированными вставками в ме-стах наложения структурированных фрагментов. Методы коррекции градиента давления и среднемассовой температуры используются. Применяется пакет VP2/3 и выполняется валидация расчетных результатов на сетках различной густоты и топологии. Представляется блок верификации примененной SST-модели на зада-чах, имеющих физические аналоги. Подтверждена приемлемость периодических граничных условий, первоначально разработанных для решения задач конвектив-ного теплообмена в пакетах круглых труб. В ходе параметрического исследования обнаружен и численно обоснован эффект многократного уменьшения отрицатель-ного относительного трения и увеличения относительной теплоотдачи во входной части наклоненной овально-траншейной лунки. Обнаружено ускорение течения в ядре канального потока в 1.3-1.5 раза для ламинарного и турбулентного режимов при углах наклона лунок 45 градусов и их глубине не менее 0.25 высоты канала.