Исследование локальной структуры течения и сопротивления при вдуве кольцевой газокапельной струи в поперечный поток

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Выполнен численный расчет локальной структуры течения газокапельной радиальной кольцевой струи, вдуваемой в поперечный однофазный турбулентный поток нагретого газа. Расчеты проведены с использованием осесимметричного RANS-подхода при вариации основных параметров двухфазного потока: начального размера капель воды d1 = 0–20 мкм и их массовой концентрации ML1 = 0−0.1. Турбулентность газа описывается с применением модели переноса компонент рейнольдсовых напряжений, записанной с учетом двухфазности течения. Радиальная кольцевая струя выступает своего рода «преградой» для основного потока. Рост параметра вдува приводит к увеличению глубины проникновения вторичной струи в основной поток. При этом смешение потоков происходит не в пристенной зоне у защищаемой поверхности, а на некотором удалении от нее (y/R ≥ 0.15).

About the authors

M. A. Pakhomov

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia

Email: pma41976@yandex.ru
Новосибирск, Россия

References

  1. Волчков Э.П. Пристенные газовые завесы. Новосибирск: Наука, 1983. 240 с.
  2. Репухов В.М. Теория тепловой защиты стенки вдувом газа. Киев: Наукова думка, 1980. 216 с.
  3. Goldstein R.J. Film Cooling // Adv. Heat Transfer. 1971. V. 7. P. 321.
  4. Волчков Э.П., Лебедев В.П., Терехов В.И. Теплообмен в турбулентных пристенных струйных течениях // Теплофизика и аэромеханика. 1997. Т. 4. № 2. С. 195.
  5. Leontiev A.I. Heat and Mass Transfer Problems in Film Cooling // ASME J. Heat Transfer. 1999. V. 121. P. 509.
  6. Bunker R.S. A Review of Shaped Hole Turbine Film Cooling Technology // ASME J. Heat Transfer. 2005. V. 127. P. 441.
  7. Acharya S., Kanani Y. Advances in Film Cooling Heat Transfer // Adv. Heat Transfer. 2017. V. 49. P. 91.
  8. Гиршович Т.А. Турбулентные струи в поперечном потоке. М.: Машиностроение, 1993. 251 с.
  9. Andreopoulos J. On the Structure of Jets in a Crossflow // J. Fluid Mech. 1985. V. 157. P. 163.
  10. Karagozian A.R. The Jet in Crossflow // Phys. Fluids. 2014. V. 26. 101303.
  11. Фостер Р., Хаджи-Шейх А. Экспериментальное исследование пограничного слоя и теплообмена в зоне отрывного течения за областью поперечного вдува // Теплопередача. 1975. Т. 97. № 2. С. 108.
  12. Andreopoulos J. Heat Transfer Measurements in a Heated Jet-pipe Flow Issuing into a Cold Cross-stream // Phys. Fluids. 1983. V. 26. P. 3201.
  13. Шерер В., Виттиг С. Влияние зоны рециркуляционного течения. Сравнение результатов измерения конвективного теплообмена для случая обтекания уступа и струи в поперечном потоке // Совр. машиностроение А. 1991. № 5. С. 88.
  14. Калинина С.В., Ярыгина Н.И., Марьяш В.И., Рафиков Р.В. Гидравлические характеристики осесимметричных коллекторов с радиальными боковыми потоками // Теор. осн. хим. техн. 1996. Т. 30. № 3. С. 240.
  15. Терехов В.И., Мшвидобадзе Ю.М. Аэродинамика и сопротивление цилиндрического канала при вдуве в него радиальной струи // Теплофизика и аэромеханика. 2000. Т. 7. № 1. С. 69.
  16. Terekhov V.I., Mshvidobadze Yu.M. Experimental Investigation Flow Structure and Hydraulic Resistance of a Cylindrical Duct with Injection a Fan Slot Jet // Exp. Thermal Fluid Sci. 2005. V. 29. P. 159.
  17. Fric T.F., Roshko A. Vortical Structures in the Wake of a Transverse Jet // J. Fluid Mech. 1994. V. 279. P. 1.
  18. Haven B.A., Kurosaka M. Kidney and Anti-kidney Vortices in Crossflow Jets // J. Fluid Mech. 1997. V. 352. P. 27.
  19. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.
  20. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидравлическое сопротивление. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.
  21. Pakhomov M.A., Terekhov V.I. Prediction of Turbulent Flow Characteristics and Heat Transfer in a Dilute Droplet-laden Flow over a Backward-facing Step // Numerical Heat Transfer, Part A. 2023. V. 83. P. 664.
  22. Деревич И.В., Зайчик Л.И. Осаждение частиц из турбулентного потока // Изв. АН СССР. МЖГ. 1988. № 5. С. 96.
  23. Вараксин А.Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков с твердыми частицами, каплями и пузырями // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 926.
  24. Тукмаков А.Л., Ахунов А.А. Эволюция состава и изменение характера колебаний коагулирующей газовзвеси в волновом поле акустического резонатора // ТВТ. 2022. Т. 60. № 6. С. 873.
  25. Mukin R.V., Zaichik L.I. Non-linear Stress Model for Two-phase Turbulent Flow Laden with Small Heavy Particles // Int. J. Heat Fluid Flow. 2012. V. 33. P. 81.
  26. Zaichik L.I. A Statistical Model of Particle Transport and Heat Transfer in Turbulent Shear Flows // Phys. Fluids. 1999. V. 11. P. 1521.
  27. Fadai-Ghotbi A., Manceau R., Boree J. Revisiting URANS Computations of the Backward-facing Step Flow using Second Moment Closures. Influence of the Numerics // Flow, Turbulence Combustion. 2008. V. 81. P. 395.
  28. Зайков Л.А., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Сравнение возможностей дифференциальных моделей турбулентности с одним и двумя уравнениями при расчете течений с отрывом и присоединением. Течение в канале с обратным уступом // ТВТ. 1996. Т. 34. № 5. С. 724.
  29. Деревич И.В. Гидродинамика и тепломассоперенос частиц при турбулентном течении газовзвеси в трубе и осесимметричной струе // ТВТ. 2002. Т. 40. № 1. С. 86.
  30. Terekhov V.I., Pakhomov M.A., Sharov K.A., Shishkin N.E. The Thermal Efficiency of Near-Wall Gas-Droplets Screens. II. Experimental Study and Comparison with Numerical Results // Int. J. Heat Mass Transfer. 2005. V. 48. P. 1760.
  31. Zhao L., Wang T. An Experimental Study of Mist/Air Film Cooling on a Flat Plate with Application to Gas Turbine Airfoils – Part I: Heat Transfer // ASME. J. Turbomach. 2014. V. 136(7). 071006.
  32. Виттиг С., Шерер В. Измерения теплоотдачи за участком вдува двумерной струи в поперечный поток // Совр. машиностроение А. 1988. № 4. С. 99.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences