Теплоотдача поперечно обтекаемой трубы часть 3
В случае турбулентного пограничного слоя непосредственно у стенки образуется вязкий подслой, тепло в котором переносится в основном теплопроводностью. С удалением от стенки теплоперенос в основном осуществляется турбулентным перемешиванием, которое в уравнении (1.45) учитывается дополнительным коэффициентом турбулентной теплопроводности.
При решении уравнения (1.49) принимается, что турбулентный перенос по направлению оси у значительно выше, чем по оси х. В предельном случае коэффициент турбулентной теплопроводности At = 0. С удалением от стенки роль турбулентного переноса возрастает и становится доминирующей. Коэффициент турбулентной теплопроводности во много раз превышает теплопроводность теплоносителя.
Для замыкания уравнений энергии, движения и сплошности используется связь между коэффициентом турбулентной вязкости sT и температуропроводностью в виде турбулентного числа Прандтля.
В расчетах значение Prt принимается в пределах 0,8 - 1,0 в зависимости от величины Рг.
Расчет в случае турбулентного пограничного слоя сложнее, чем в случае ламинарного пограничного слоя. Турбулентные коэффициенты теплопроводности и вязкости зависят от продольного градиента давления и турбулентности потока. Это особенно заметно при обтекании трубы. С большими трудностями при расчете приходится сталкиваться с приближением к области отрыва турбулентного пограничного слоя. В этих случаях доминирует экспериментальное исследование, необходимое при определении местной теплоотдачи и дающее возможность усовершенствовать методы численного расчета.
По данным работы показано изменение местной теплоотдачи вокруг цилиндра при разных Re. При низких Re (кр. 7) теплоотдача в лобовой части цилиндра максимальна, однако с развитием ламинарного пограничного слоя она постепенно уменьшается, а после его отрыва (<р = 80°) в вихревой зоне вновь увеличивается.
В критическом режиме обтекания (кр. 2) при о ~ 80° образуется турбулентный пограничный слой, вследствие чего теплоотдача резко возрастает. При 140° турбулентный пограничный слой отрывается.
