Читайте также:
|
|
В литературе известно большое число моделей турбулентной вязкости. Основные модели, нашедшие практическое применение в расчетах трения и теплообмена [9, 21, 22, 34], можно разделить на полуэмпирические с замыканием на уровне уравнений Рейнольдса (табл. 5.3) и многопараметрические с замыканием уравнений Рейнольдса с помощью дополнительных дифференциальных уравнений.
Сравнение результатов расчета конвективного теплообмена по моделям на основе интегральных соотношений B.C. Авдуевского, интегральной теории С.С. Кутателадзе — А.И. Леонтьева и на основе полной теории пограничного слоя с результатами расчета по алгебраической и энергетической моделям турбулентности выполнено применительно к данным экспериментов с соплом Лаваля, приведенным на рис. 5.5 (программы В.Г. Зубкова, В.А. Стрелкова, В.П. Осипова).
Рабочим телом служил сухой очищенный воздух, значения коэффициентов теплообмена на гладкой непроницаемой стенке определены методом обращения теплового потока (съем тепла с тонкой пермал-лоевой ленты, нагреваемой электрическим током). В расчетах по всем моделям были использованы опытные значения давления и температурного фактора по длине сопла.
Лучшим совпадением с экспериментом обладают модели на основе Интегральных соотношений B.C. Авдуевского и интегральной теории С.С. Кутателадзе - А.И. Леонтьева.
Наличие возмущающих факторов (вдув и шероховатость) корректно учитывают модели интегральной теории при небольших затратах времени, и именно такие модели следует использовать при проектировании тепловой защиты РДТТ. Однако в ряде случаев при действии других возмущающих факторов (неравновесное горение в пограничном слое, переходные явления и др.) необходимо применение моделей на основе полной теории. Характерным примером является явление ламинаризации турбулентного пограничного слоя, т.е. обратный переход к слоистому течению [23], при этом получено снижение уровня теплообмена в два раза по сравнению с рассчитанным по интегральной теории турбулентного пограничного слоя.
В экспериментах с соплом перед цилиндрической горловиной также наступило это явление (см. рис. 5.4). Наступление ламинаризации определяет критическое значение параметра ускорения
.
Только модели на основе полной теории пограничного слоя с энергетической гипотезой о турбулентности позволяют предсказывать эффект ламинаризации. Результаты математического моделирования конвективного теплообмена для условий экспериментов в сопле позволили установить, что участок ламинаризации имел протяженность около 6 мм вверх по потоку от начала цилиндрической горловины (в экспериментах только одна точка измерения оказалась на участке ламинаризации).
Рис. 5.5. Сравнение результатов расчета конвективного теплообмена по различным моделям:
1 — модель B.C. Авдуевского; 2 - интегральная теория пограничного слоя; 3 - полная теория пограничного слоя, энергетическая модель турбулентности; 4 - полнаятеория пограничного слоя, модель пути смешения; 5 — точка измерения теплообмена на участке ламинаризации; 6 - St~Re ; о - экспериментальные данные дозвуковой участок сопла; • - экспериментальные данные, сверхзвуковой участок сопла.
Явление ламинаризации имеет сложную физическую природу, и пользоваться эмпирическими формулами для расчета теплообмена типа зависимости Моретти и Кейса
(5.7)
следует осторожно. Так, эксперименты в сопле, показанном на рис. 5.5,
не подтверждают расчеты по (5.7), а параметр не содержит характеристик пограничного слоя.
Дата добавления: 2015-07-16; просмотров: 80 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
ИНТЕГРАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ | | | КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН НА УТОПЛЕННОЙ ЧАСТИ СОПЛА |