Search

Представлены новые экспериментальные данные, количественно характеризующие поля осредненной по времени скорости, осредненной температуры, интенсивности пульсаций скорости и температуры, а также корреляции пульсаций скорости и температуры в окрестности круглого цилиндра, установленного на вертикальной нагретой поверхности, на высоте, соответствующей развитому турбулентному режиму течения. Систематические измерения в средней вертикальной (проходящей через ось цилиндра) плоскости выполнены методами термоанемометрии и термометра сопротивления. Проведено сравнение измеренных профилей осредненной скорости и температуры с результатами численного моделирования на основе уравнений Рейнольдса. Достигнуто хорошее соответствие опытных и расчетных данных, которые в целом указывают на кардинальную перестройку течения как перед цилиндром в области формирования подковообразных вихревых структур, так и за препятствием, в ближней отрывной зоне и зоне восстановления свободноконвективного пристенного течения., New experimental data that quantitatively characterize fields of the mean velocity and temperature, the intensity of temperature and velocity pulsations, and also velocity-temperature correlations in the near zone of a circular cylinder placed on the vertical heated surface at the height corresponding to the fully turbulent flow regime have been presented. Systematic measurements in the middle vertical plane (the plane that contains the cylinder axis) were performed using constant temperature anemometer and resistance temperature detectors. The experimental data was compared with numerical simulation one obtained through solving the RANS equations. The overall data were in good agreement and indicated the cardinal restructuring of the flows both before the cylinder (where the horseshoe-shaped vortex formed) and behind the obstacle (in the near separated area and the recovery one of the natural convective near-wall layer).

В работе описываются результаты экспериментального исследования свободноконвективного пограничного слоя на вертикальной нагретой поверхности, причем особое внимание уделяется изучению зоны ламинарно-турбулентного перехода, определению границ этой зоны. Основная цель данного исследования – найти возможность управления процессами перехода, воздействуя на них различными крупномасштабными препятствиями, расположенными в области ламинарного участка пограничного слоя. Генератором свободноконвективного потока служила вертикальная алюминиевая пластина шириной 90 см и высотой 4,95 м. На основании полученных результатов можно с уверенностью утверждать, что с помощью крупномасштабных препятствий удается заметно сократить протяженность зоны перехода и тем самым приблизить начало области с развитым турбулентным теплообменом к передней кромке поверхности. Таким образом, препятствия можно рассматривать как пассивные элементы для управления интенсивностью теплообмена., The results of an experimental study of a free convective boundary layer on a vertical heated surface are presented in this paper. Particular attention has been paid to investigation of the laminar-turbulent transition zone and determination of the zone boundaries. The main goal of the present work was to find the opportunity of the transition processes’ control by using various large-scale obstacles located in the region of the laminar section of the boundary layer. A vertical aluminum plate 90 cm wide and 4.95 m high served as a free-convection flow generator. Based on the obtained results, it is safe to state that there is a possibility of a significant reduction in the length of the transition zone through the use of large-scale obstacles. This way permits the beginning of the region with developed turbulent heat transfer to be moved nearer to the front edge of the surface. Thus, these obstacles can be considered as passive elements for controlling the heat transfer intensity.

В работе представлены результаты численного моделирования автоколебательного режима свободноконвективного факела, который формируется над слегка наклонной (по отношению к горизонту) поверхностью. Рассматриваются фрагменты течения в пристенной области, анализируются поля распределения компонент скорости. Особое внимание уделено анализу картин распределения мгновенных и осредненных во времени значений коэффициента теплоотдачи α. На основании представленных результатов сделан вывод о существовании оптимального угла наклона поверхности, который обеспечивает наиболее эффективный теплообмен при развитом периодическом режиме течения., The results of numerical simulation of the puffing regime of a pure thermal plume, which forms above a slightly inclined (with respect to the horizon) surface have been presented. The flow structure in the near-wall region was investigated and the fields of the velocity components were analyzed. Particular attention was paid to the analysis of the distribution of instantaneous, time- and surface-averaged values of the heat transfer coefficient α. Based on the presented results, it was concluded that there was an optimal angle of inclination of the surface maintaining the most efficient heat transfer with a developed periodic flow regime.