WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Шеремет Михаил Александрович

СОПРЯЖЕННЫЙ КОНВЕКТИВНО-КОНДУКТИВНЫЙ ТЕПЛОПЕРЕНОС В

ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ С ЛОКАЛЬНО СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ

ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ

01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск – 2006 2

Работа выполнена на механико-математическом факультете ГОУ ВПО “Томский государственный университет”

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Кузнецов Гений Владимирович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Матвиенко Олег Викторович кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Либин Эдуард Ефимович

Ведущая организация: Институт теплофизики СО РАН

Защита диссертации состоится “3” июля 2006 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.267.13 при Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета.

Автореферат разослан “26” мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук Ю.Ф. Христенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение теплопереноса в неоднородных средах имеет большое значение при моделировании и оптимизации физических процессов, связанных с производством и рациональным использованием энергии. Общим для этих процессов является наличие, по крайней мере, двух компонент среды (твердое тело и жидкость). Поэтому возникают задачи сопряженного теплообмена, т.е.

совместного моделирования теплопереноса как в жидкой фазе, так и в связанных с ней элементах твердой фазы.

Усложнение технических устройств и неотложность многих проблем энергетики и охраны окружающей среды привели к тому, что в последние годы исследование сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса было связано с очень широким кругом задач: проблема отвода тепла во многих приборах, процессах и системах; анализ сопряженного теплопереноса в ядерных энергетических установках, в газовых турбинах при оребрении поверхности;

проектирование надежных топливных систем летательных аппаратов нового поколения; моделирование и эксплуатация современных средств транспортировки и хранения вязких нефтепродуктов и т.д.

Каждой из таких задач присущи свои требования к точности определения и полноте моделирования конкретных процессов.

Известны результаты решения ряда важных для практики и теории задач сопряженного теплопереноса (В.И. Терехов, В.В. Иванов, С.Г. Черкасов). Но в этих работах рассматривается или одномерная постановка, в которой влияние свободной конвекции учитывается в граничных условиях III рода, или осесимметричная постановка с учетом одномерного кондуктивного теплопереноса в ограждающих конструкциях.

На сегодняшний день одной из актуальных проблем является теплоэнергосбережение. Решение ее представляет собой достаточно сложную и комплексную задачу. Комплексность заключается в том, что обычно необходимо не только смоделировать рассматриваемый процесс, но и на основе выполненного анализа предложить варианты решения проблемы теплоэнергосбережения.

Эмпирический анализ технологических систем теплоснабжения дает лишь стационарные данные, относящиеся к конкретному рассматриваемому объекту и определенному моменту времени, и не позволяет оценить динамику процесса, которая на практике имеет большое значение. Поэтому эффективным инструментом решения подобного рода задач является применение методов математического моделирования для описания комплекса процессов, протекающих в реальных системах-потребителях тепловой энергии.

По этим причинам исследование закономерностей сопряженного конвективнокондуктивного теплопереноса в замкнутых областях является актуальной и неизученной до настоящего времени задачей.

Исследования выполнялись по проекту совместного конкурса фундаментальных научных исследований РФФИ и Администрации Томской области в 2005 году (№ 05-02-98006, конкурс р_обь_а) “Математическое моделирование процесса теплопереноса в объектах теплоснабжения с учетом взаимодействия с окружающей средой”.

Цель работы заключается в математическом моделировании нестационарного сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутых областях (плоская и пространственная постановки) с локально сосредоточенными источниками тепловыделения и неоднородными граничными условиями при конвективно-радиационном теплообмене с внешней средой.

Научная новизна работы. Впервые получено решение задачи сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса при наличии локальных источников температурной неоднородности для области, состоящей из элементов с различными теплофизическими характеристиками. Также впервые учитывается конвективнорадиационный теплообмен с внешней средой на одной из границ.

Практическая значимость. Создан вычислительный комплекс для моделирования сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутых областях с распределенными источниками тепловыделения, а также с учетом конвективно-радиационного теплообмена на одной из внешних границ.



Полученные новые численные результаты могут быть использованы для совершенствования существующих методик расчета теплового состояния промышленных и социальных объектов, а также позволят прогнозировать оптимальный режим теплопотребления. Разработанная математическая модель может быть применена для определения параметров теплового режима объекта теплоснабжения в условиях его “идеальной теплозащиты”. Соответственно созданный математический аппарат может быть использован при разработке нормативов по теплопотреблению объектов жилого фонда социального и промышленного назначения. При этом могут быть учтены факторы старения материалов ограждающих конструкций, износ систем отопления и ряд других.

Степень достоверности результатов проведенных исследований.

Обоснованность научных положений и выводов, сформулированных в работе, заключается в следующем:

достоверность подтверждается результатами тестирования разработанных метода и алгоритма на решении ряда менее сложных задач и сопоставлением результатов с экспериментальными данными и теоретическими исследованиями других авторов, опубликованных в международных журналах: International Journal of Heat and Mass Transfer, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, Applied Thermal Engineering.

Автор защищает:

1. Новую математическую модель в переменных “векторный потенциал – вектор завихренности – температура” для описания сопряженного теплопереноса в замкнутом объеме.

2. Алгоритм решения задач сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутых областях, состоящих из элементов с различными теплофизическими характеристиками, при наличии источников температурной неоднородности.

3. Результаты численного моделирования нестационарного сопряженного теплообмена в замкнутых областях.

4. Выводы по сопоставлению результатов моделирования сопряженного теплопереноса в плоской и пространственной постановках.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международной конференции по математике и механике (Томск, 2003), на III семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Барнаул, 2003), на 6-й Всероссийской научной конференции “Краевые задачи и математическое моделирование” (Новокузнецк, 2003), на 9-й Всероссийской научно-технической конференции “Энергетика:

экология, надежность, безопасность” (Томск, 2003), на V Минском международном форуме по тепло- и массообмену (Минск, 2004), на Международной конференции “Сопряженные задачи механики, информатики и экологии” (Горно–Алтайск, 2004), на XXVII Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2004), на 4-й Всероссийской конференции “Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики” (Томск, 2004), на молодежной конференция “Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей” (Новосибирск, 2005), на XV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева “Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках” (Калуга, 2005), на 14-й Всероссийской школеконференции молодых ученых “Математическое моделирование в естественных науках” (Пермь, 2005), на XXVIII Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2005).

Публикации. Основные результаты диссертации представлены в 21 работе, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы, включающего 142 наименования, содержит 67 рисунков, 5 таблиц – всего 188 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы, показана новизна и практическая значимость полученных результатов, представлены положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу современного состояния исследований в области сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса.

Установлено, что в настоящее время математическое моделирование сопряженного теплопереноса в замкнутых областях переживает этап становления. В большей мере проводится анализ только плоских задач при отсутствии каких-либо внутренних температурных неоднородностей. При этом теплообмен с внешней средой или не учитывается (условия теплоизоляции), или учитывается опосредованно (граничные условия I рода).

Во второй главе представлены физическая, геометрическая и математическая модели сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области (рис. 1) с локальным источником тепловыделения при условии конвективно-радиационного теплообмена с окружающей средой на одной из внешних границ.

Рис. 1 – Область решения рассматриваемой задачи: 1, 2, 3 – элементы твердой стенки, 4 – газ, 5 – источник тепловыделения При проведении численного анализа предполагалось, что теплофизические свойства газа и элементов стенки не зависят от температуры, а режим течения является ламинарным. Газ считается ньютоновской жидкостью, несжимаемой и удовлетворяющей приближению Буссинеска.

Движение газа и теплоотдача в полости принимаются двумерными, теплообмен излучением от источника тепловыделения и между стенками – пренебрежимо малым по сравнению с конвективным теплообменом, а газ абсолютно прозрачным для теплового излучения.

В такой постановке процесс переноса тепла в области решения описывается системой нестационарных двумерных уравнений конвекции в приближении Буссинеска для газа и уравнением теплопроводности для элементов твердой стенки с нелинейными граничными условиями.

Безразмерные уравнения Буссинеска в переменных “вихрь скорости – функция тока – температура” для рассматриваемой задачи имеют вид:

• в газовой полости:

• для элементов твердой стенки:

Здесь X, Y – безразмерные декартовы координаты; – безразмерное время; U, V – безразмерные скорости; = (T T0 ) (Tит T0 ) – безразмерная температура; T0 – начальная температура рассматриваемой области решения; Tит – температура на источнике тепловыделения; – безразмерный аналог функции тока; – безразмерный аналог вектора вихря; – оператор Лапласа; Sh = V0t 0 L – число Струхаля; t0 – масштаб времени; V0 – масштаб скорости (скорость конвекции);

Gr = g y L3 (Tит T0 ) 2 – число Грасгофа; – коэффициент кинематической вязкости; – температурный коэффициент объемного расширения; Pr = a – число Прандтля; ai – коэффициент температуропроводности i-ой подобласти;

Foi = ai t 0 L2 – число Фурье, соответствующее i-ой подобласти.

Начальные условия для системы уравнений (1) – (4):

i ( X, Y,0) = 0; i = 1,4; 4 в ур. (3) - температура в газовой полости; (5) ( X, Y,0) = 1 при Граничные условия для системы уравнений (1) – (4) на внешних границах области решения:

на внутренних границах области решения:

(X,Y,) =1, N i = L(Tит T0 )3 i – число Старка, соответствующее i-ой подобласти; T е – температура окружающей среды; – коэффициент теплообмена; – приведенная степень черноты; – постоянная Стефана-Больцмана; ij = i j – относительный коэффициент теплопроводности.

Система уравнений (1) – (4) с соответствующими начальными (5) и граничными условиями (6) – (17) решена методом конечных разностей.

Уравнения (1) – (4) решались последовательно. Каждый временной шаг начинался с вычисления поля температуры в газовой полости и в элементах твердой стенки (уравнения 3, 4), затем решалось уравнение Пуассона для функции тока (2).

Далее определялись граничные условия для вектора вихря по формуле Вудса, и решалось уравнение (1).

Для численного решения уравнений (1), (2) применялась разностная схема, которая строится по аналогии с известной схемой переменных направлений, предложенной в работах Douglas J., Peaceman D.W., Rachford H.H. для решения уравнения теплопроводности. Аппроксимация конвективных членов рассматривалась усредненной относительно U и | U | (или V и | V |) для того, чтобы схема не зависела от знака скорости. Уравнения (3), (4) решались с использованием локально одномерной схемы А.А. Самарского, причем для разрешения нелинейного граничного условия III рода использовался метод простой итерации.

Метод решения был протестирован на 6 модельных задачах: движение жидкости в полости с подвижной верхней крышкой; естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области; естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области с двумя перегородками (вертикальные стенки каверны – при постоянных температурах); естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области с двумя перегородками (горизонтальные стенки каверны – при постоянных температурах); естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области с участком повышенной температуры на нижней стенке; сопряженная естественная конвекция в замкнутой прямоугольной области, одна из стенок которой имеет конечную толщину.

Рассмотренные модельные задачи показали, что использование разработанного численного алгоритма для моделирования процессов как свободноконвективного, так и сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса дает достаточно хорошее (отклонения по числам Nu составляют не более 10%) согласование с результатами как экспериментальных работ, так и теоретических. Поэтому этот численный алгоритм был применен для моделирования исследовавшегося процесса в замкнутой прямоугольной области, представленной на рис. 1.

Численный анализ основных закономерностей конвективно-кондуктивного теплопереноса был проведен при следующих значениях безразмерных комплексов:

Sh = 1, Pr = 0.71, Gr = 104 – 107, Fo1 = 1.0410-7, Fo2 = 2.1710-8, Fo3 = 9.0410-8, Bi1 = 98.57, Bi3 = 69, N1 = 4.6610-3, N3 = 3.2710-3 (индексы у безразмерных комплексов соответствуют рис. 1) и определяющих температур: e = -1, ит = 1, 0 = 0. Поскольку рассматривался существенно нестационарный процесс Sh = 1, для определения масштаба времени необходимо знать масштабы скорости и длины:

t0 = L V0 = (LT0 ) ( gT ), поскольку = 1 T0. Распределения гидродинамических и тепловых параметров (рис. 2–4) соответствуют моменту времени = 5.8 104.

Получены распределения гидродинамических характеристик и температур, характеризующие основные закономерности рассматриваемого процесса (рис. 2–4).

Выделены циркуляционные течения в различных зонах области решения, обусловленные влиянием источника тепловыделения, распространением возмущений от элементов твердой стенки, а также динамикой кондуктивного теплопереноса в твердом материале. Установлены масштабы взаимного влияния конвективного теплопереноса в газовой полости и кондуктивного теплопереноса в элементах твердой стенки.

Показано также влияние числа Грасгофа на гидродинамические и тепловые характеристики.

С увеличением Gr от 104 до 105 происходит объединение циркуляционных зон над источником тепловыделения, при этом масштабы вторичных течений под источником уменьшаются. Ядро вектора завихренности начинает претерпевать структурные изменения, что связано как с увеличением роли подъемной силы, так и с увеличением интенсивности распространения возмущений от стенок.

Рис. 2 – Типичные линии тока (а) и поле температуры (б) при Gr = При Gr = 106 циркуляционные течения над источником тепловыделения сохраняются, а структура основного вихря, находящегося в центре газовой полости, терпит изменения. Линии тока вытягиваются вдоль диагонали прямоугольника, в котором сосредоточен газ. Распространение возмущений от элементов твердой стенки в большей мере происходит в области над источником тепловыделения и в непосредственной близости с поверхностью самого нагревателя. Интенсификация процесса теплопереноса наблюдается в области верхнего правого угла источника тепловыделения, в зоне, где смыкаются два вихря.

Рис. 3 – Типичные линии тока (а) и поле температуры (б) при Gr = Рис. 4 – Поле вектора завихренности режима течения данная область уже не будет существенная зависимость режима свободноконвективного течения от числа Gr.

Этот вывод подтверждается динамикой рассматриваемого процесса в зависимости от Gr.

Результаты численных исследований также позволяют сделать вывод о значительном влиянии интенсивности теплообмена на границах раздела газа и элементов твердой стенки на нестационарные температурные поля. При этом существенную роль играют источники тепловыделения. Они являются своеобразной преградой для тепловой волны, движущейся от окружающей среды, а также инициируют конвективное течение в газовой полости.

В третьей главе проведен анализ нестационарного сопряженного конвективнокондуктивного теплопереноса в замкнутом объеме (рис. 5) с локальными источниками тепловыделения при условии конвективно-радиационного теплообмена с окружающей средой на одной из внешних граней области решения.

Рис. 5 – Область решения рассматриваемой пространственных уравнений конвекции в задачи: 1–4 – элементы твердого материала, приближении Буссинеска для газа и 5 – газ, 6 – источники тепловыделения гипотезы Фурье для элементов твердого материала с нелинейными граничными условиями.

Математическая модель сформулирована в безразмерных переменных “векторный потенциал – вектор завихренности скорости – температура”.

• для газа:

• для элементов твердого материала:

Здесь X, Y, Z – безразмерные декартовы координаты; U, V, W – безразмерные скорости; x, y, z – безразмерные компоненты векторного потенциала; x, y, z – безразмерные компоненты вектора завихренности; Ho = V0t0 Lx – число рассматриваемой области решения по оси х.

Начальные условия для системы уравнений (18) – (25):

i ( X, Y, Z,0 ) = 0, i = 1,5; 5 в уравнении (24) - температура в газовой полости за исключением источников тепловыделения, на которых во все время процесса = 1.

Граничные условия для системы уравнений (18) – (25) • на границе, разделяющей внешнюю среду и рассматриваемую область, записываются граничные условия, отражающие теплообмен за счет конвекции и излучения рассматриваемого объема с внешней средой где i = 1, 3, 4 в соответствии с рис. 5;

• на всех внешних границах рассматриваемой области кроме границы, на которой осуществляется теплообмен с внешней средой, заданы условия теплоизоляции • на всех участках области решение, где происходит сопряжение материалов с различными теплофизическими параметрами, заданы условия 4-го рода • на внутренних границах газа и твердого материала, параллельных плоскости • на внутренних границах газа и твердого материала, параллельных плоскости • на внутренних границах газа и твердого материала, параллельных плоскости Задача (18) – (25) с соответствующими начальными (26) и граничными (27) – (32) условиями решена методом конечных разностей.

Методика и алгоритм решения краевой задачи (18) – (32) аналогичны решению задачи (1) – (17).

Разработанный метод решения был протестирован на двух модельных задачах.

Рассматривалась естественная конвекция в замкнутом кубе, одна грань которого имеет максимальную температуру, а противоположная грань – минимальную температуру. Остальные грани или адиабатические, или температура на них изменяется по линейному закону.

В результате решения модельных задач было получено достаточно хорошее (отклонения по числам Нуссельта составляют не более 5%) согласование с результатами как экспериментальных, так и теоретических работ. Разработанный численный алгоритм был применен для моделирования процесса нестационарного сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутом объеме (рис. 5).

Численные исследования проведены при следующих значениях безразмерных комплексов: Ho = 1, Gr = 105 – 106, Pr = 0.71 и определяющих температур:

Te = 253 K, Tит = 333 K, T0 = 293 K. Распределения гидродинамических и тепловых параметров (рис. 6–9) соответствуют моменту времени t = 24 ч.

Получены поля течения и температур, характеризующие основные закономерности рассматриваемого процесса (рис. 6–8). Выделены вихревые движения в различных зонах области решения, обусловленные влиянием как источников тепловыделения, так и динамикой кондуктивного теплопереноса в ограждающих конструкциях.

Установлены масштабы взаимного влияния конвективного теплопереноса в газовой полости и кондуктивной теплопередачи в элементах твердого материала.

Влияние теплопроводности на естественную конвекцию хорошо отражено в подобласти с повышенной интенсивностью теплопередачи, состоящей из двух элементов твердого материала и слоя газа между ними (область 4 на рис. 5).

Выделены циркуляционные течения в этой зоне, влияющие на основное вихревое движение в газовой полости.

Проведен также анализ влияния числа Грасгофа на поле скорости и на распределение температуры.

Увеличение числа Грасгофа от 105 до 106 приводит как к качественному, так и количественному изменению циркуляционных течений, что отражено в несоответствии интегральных характеристик (например, x max, y max, z max ).

Распределения изотерм при этом заметно отличаются. Происходит существенное изменение ориентации линий постоянной температуры параллельно оси z. Основной причиной, приводящей к таким изменениям, является не только увеличение роли подъемной силы. Учет переноса массы, количества движения и энергии по третьей координате приводит к соответствующим изменениям полей характерных величин в отличие от плоского случая.

Проведено сравнение результатов моделирования теплопереноса и гидродинамики исследуемого процесса в плоской и пространственной постановках.

Размеры зоны вторичного течения в плоском случае заметно превышают аналогичные в пространственном случае. Такой эффект объясняется тем, что в двумерной постановке движение газовых масс осуществляется только в плоскости без возможных перетоков и теплоотвода во внешние области в третьем направлении. В случае решения пространственной задачи, на распределения как температуры, так и скорости оказывают влияние не только элементы данного сечения, но и вся область в целом.

Характер отличий в распределении температуры аналогичен отличиям в линиях тока. Например, изотермы, соответствующие 295 К и 300 К, охватывают большую площадь, чем в случае пространственной постановки.

Теплоотвод на внешних границах области конвективного теплопереноса приводит не только к снижению абсолютных значений температуры, но и к некоторой стабилизации самого течения и соответственно процесса теплопереноса.

Рис. 6 – Типичные линии тока (а) и поле температуры (б) в сечении x = 0.78 м при Gr = 106, T, K; y, z, м Рис. 7 – Типичные линии тока (а) и поле температуры (б) в сечении y = 1.08 м при Gr = 106, T, K; x, z, м Рис. 8 – Типичные линии тока (а) и поле температуры (б) в сечении z = 1.74 м при Gr = 106, T, K; x, y, м Исследование влияния числа Gr на профиль температуры по длине области решения (рис. 9) в трех характерных сечениях для плоской и пространственной моделей установило зоны существенной температурной неоднородности, а также масштабы отклонения локальных значений температуры для этих моделей.

Установлено, что при определенном уровне интенсивности процессов подвода энергии от источника и отвода через внешние границы вместо роста количества вихревых структур за счет их распада при увеличении Gr и соответствующего изменения температурных распределений, осуществляется стабилизация течения и теплообмена за счет влияния энергоемкой конденсированной фазы.

Рис. 9 – Распределение температуры в сечении, проходящем над источником тепловыделения при z = 1.8 м (двумерная модель: 1 – Gr = 105, 2 – Gr = 106; трехмерная модель: 3 – Gr = 105, 4 – Gr = 106) Полученные результаты также позволяют сделать вывод о том, что интенсивность теплообмена на внешних границах области термогравитационной конвекции определяет не только абсолютные значения температур, но и характер самого конвективного течения. Регулируя условия теплоотвода на внешних границах области свободноконвективного течения, можно достаточно эффективно управлять течением жидкости, а соответственно и полем температур в этой области.

Такой механизм управления тепловым режимом может быть целесообразен при реализации тонких химических технологий, технологий получения элементной базы радиоэлектроники, при получении новых материалов, в биотехнологиях.

Выделенный механизм управления тепловым режимом может быть очень эффективным в тех приложениях, где требуются, исходя из регламента основного технологического процесса, определенные уровни градиентов температур или скоростей нагрева или охлаждения объектов.

В заключении подведены основные итоги проведенных исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые получено решение задачи нестационарного сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутой области с локальными источниками тепловыделения при условии конвективно-радиационного теплообмена с окружающей средой на одной из внешних границ и неоднородными граничными условиями.

2. Выделены закономерности сопряженного теплопереноса в широком диапазоне изменения числа Грасгофа 10 4 Gr 107 (двумерная модель) и 105 Gr 106 (пространственная модель).

3. плоская модель:

3.1. Получены распределения гидродинамических параметров и температур, характеризующие основные закономерности рассматриваемого процесса.

3.2. Выделены циркуляционные течения в различных зонах области решения, обусловленные влиянием источника тепловыделения, распространением возмущений от элементов твердой стенки, а также динамикой кондуктивного теплопереноса в твердом материале.

3.3. Установлены масштабы взаимного влияния конвективного теплопереноса в газовой полости и кондуктивного теплообмена в элементах твердой стенки.

3.4. Показаны масштабы влияния числа Грасгофа на гидродинамические и тепловые характеристики.

3.5. Показано значительное влияние интенсивности теплообмена на границах раздела газовой и твердой фаз на нестационарные температурные поля.

4. пространственная модель:

4.1. Получены распределения гидродинамических параметров и температур для характерных сечений области решения.

4.2. Выделены вихревые движения в различных зонах анализируемой области, обусловленные влиянием как источников тепловыделения, так и динамикой кондуктивного теплопереноса в ограждающих конструкциях.

4.3. Установлены масштабы взаимного влияния конвективного теплопереноса в газовой полости и кондуктивной теплопередачи в элементах твердого материала.

4.4. Выделены циркуляционные течения в зоне с повышенной интенсивностью теплопередачи, влияющие на основное вихревое движение в газовой полости.

4.5. Показаны масштабы влияния числа Грасгофа на поле скорости и распределение температуры.

4.6. Проведено сравнение результатов моделирования теплопереноса и гидродинамики исследуемого процесса в плоской и пространственной постановках. Выделены зоны существенной температурной неоднородности, а также масштабы отклонения локальных значений температуры для этих моделей.

5. Установлено, что при определенном уровне интенсивности процессов подвода энергии от источника и отвода через внешние границы вместо роста количества вихревых структур за счет их распада при увеличении Gr и соответствующего изменения температурных распределений, осуществляется стабилизация течения и теплообмена за счет влияния энергоемкой конденсированной фазы.

6. Установлено, что интенсивность теплообмена на внешних границах области термогравитационной конвекции определяет не только абсолютные значения температур, но и характер самого конвективного течения. Контролируя условия теплоотвода на внешних границах области решения, можно достаточно эффективно управлять течением жидкости, а соответственно и полем температур в газовой полости.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Численное моделирование пространственного теплопереноса в составных параллелепипедах с локально сосредоточенными участками тепловыделения // Краевые задачи и математическое моделирование: Сборник трудов 6-й Всероссийской научной конференции ноября – 1 декабря 2003 г. Краевые задачи и методы их решения / НФИ КемГУ; Под общ. ред. В.О. Каледина. – Новокузнецк, 2003. – Т. 1. – С. 108Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Моделирование процесса теплопереноса на примере типичного объекта теплоснабжения // Материалы девятой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность». – Томск: Изд-во ТПУ, 2003. – Т. 2. – С. 19-23.

3. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Моделирование пространственного теплопереноса в замкнутом объеме с локально сосредоточенными источниками тепловыделения // Известия Томского политехнического университета. – 2003. – Т. 306, № 6. – С. 69-72.

4. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование нестационарного теплопереноса через ограждающие конструкции зданий с учетом неоднородного характера теплообмена внутри здания // Ползуновский вестник. – 2004. – №1. – С. 215-218.

5. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Пространственное моделирование теплопереноса через ограждающие конструкции в условиях неоднородного теплообмена на границах // V Минский международный форум по тепло- и массообмену: Тезисы докладов и сообщений. – Минск: Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова, 2004. – Т. 1. – С. 249-250.

6. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Пространственный теплообмен в замкнутом прямоугольном объеме с локальными источниками тепловыделения // Сопряженные задачи механики, информатики и экологии: Материалы международной конференции. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. С. 142-143.

7. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Численное моделирование пространственного нестационарного теплопереноса в замкнутом объеме с учетом работы локально сосредоточенных источников тепловыделения // XXVII Сибирский теплофизический семинар, посвященный 90-летию академика С.С.

Кутателадзе: Тезисы докладов. – Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2004. С. 217-219.

8. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование конвективного теплопереноса в замкнутой области // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады конференции. – Томск: Изд-во ТГУ, 2004. С. 407-408.

9. Шеремет М.А. Моделирование конвективно-кондуктивного теплопереноса в области с локально сосредоточенным источником тепловыделения // Зимняя школа по механике сплошных сред (четырнадцатая): Тезисы докладов. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С. 304.

10. Шеремет М.А. Естественно-конвективный теплообмен в сопряженной постановке // Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей: Доклады молодежной конференции. Вып. X – Новосибирск: Нонпарель, 2005. С. 202-205.

11. Вавилов В.П., Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование термогравитационной конвекции в сопряженной постановке в замкнутой области // Известия Томского политехнического университета. – 2005. – Т.

12. Шеремет М.А. Численное моделирование теплообмена в прямоугольной области // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. В 2-х т. Т. 2. – М.:

Издательство МЭИ, 2005. С. 470-473.

13. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Моделирование нестационарного теплопереноса в замкнутой области с локальным источником тепловыделения // Теплофизика и аэромеханика. – 2005. – Т. 12, №2. – С. 305-314.

14. Шеремет М.А. Задача ламинарной свободной конвекции в сопряженной постановке // 14-ая Всероссийская школа-конференция молодых ученых:

Тезисы докладов. – Пермь: Пермский государственный технический университет, 2005. С. 79-80.

15. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование пространственного сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутом объеме // XXVIII Сибирский теплофизический семинар, посвященный 70-летию академика В.Е. Накорякова: Тезисы докладов. – Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2005. С. 129-130.

16. Вавилов В.П., Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Моделирование нестационарного сосредоточенным источником тепловыделения в сопряженной постановке // Промышленная теплотехника. – 2005. – Т. 27, № 4. – С. 43-55.

17. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Гидродинамика процесса сопряженного конвективно-кондуктивного теплопереноса в замкнутом объеме с локально сосредоточенными источниками тепловыделения. Томский государственный университет. – Томск, 2005. – 18 с. – Деп. в ВИНИТИ 03.10.05 № 1268 – В 18. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Сопряженный конвективно-кондуктивный теплоперенос в замкнутом объеме с локально сосредоточенными источниками тепловыделения. Томский государственный университет. – Томск, 2005. – 19 с. – Деп. в ВИНИТИ 03.10.05 № 1269 – В 2005.

19. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Математическое моделирование теплопереноса в объектах теплоснабжения и анализ тепловых потерь // “Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы)”:

Труды Второй Международной научно-практической конференции. – М.:

Издательство МЭИ, 2005. С. 163-166.

20. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Сопряженный теплоперенос в замкнутой области с локально сосредоточенным источником тепловыделения // ИФЖ. – 21. Шеремет М.А. Нестационарный конвективно-кондуктивный теплоперенос в замкнутом объеме // Сборник научных трудов научной конференции молодых учёных по механике сплошных сред «Поздеевские чтения» – Екатеринбург:

УрО РАН, 2006. С. 139-141.





Похожие работы:

«Гриневич Петр Петрович Итерационные методы решения задачи Стокса с переменной вязкостью 01.01.07 – Вычислительная математика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Москва 2011 Работа выполнена на кафедре вычислительной математики Ме ханико–математического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова Научный...»

«БЕРСТЕНЁВ Андрей Владимирович ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АВТОМАТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМОГО ПНЕВМОГИДРОПРИВОДА КОРОСНИМАТЕЛЯ РОТОРНЫХ ОКОРОЧНЫХ СТАНКОВ 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург - 2012 2 Работа выполнена на кафедре сервиса и эксплуатации транс­ портных и технологических машин ФГБОУ Е1ПО Уральский государ­ ственный лесотехниче ский университет. Научный -...»

«МОРОЗ Наталья Юрьевна УЧЕТНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АМОРТИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ, СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АМОРТИЗАЦИОННОГО ФОНДА (по материалам сельскохозяйственных организаций Краснодарского края) Специальность 08.00.12 — бухгалтерский учет, статистика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Краснодар – 2014 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«Горчакова Светлана Александровна СТАТУС НАУК О ЧЕЛОВЕКЕ ОТ И. КАНТА ДО М. ФУКО: ИСТОРИКО-ФИЛОСОФСКИЙ АНАЛИЗ 09.00.03 – история философии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук Курск 2013 Работа выполнена на кафедре философии факультета философии, социологии и культурологии ФГБОУ ВПО Курский государственный университет Научный руководитель : доктор философских наук, доцент Дьяков Александр Владимирович Официальные оппоненты : Губин...»

«Миронов Алексей Николаевич КРАЕВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ УРАВНЕНИЙ С ДОМИНИРУЮЩЕЙ ЧАСТНОЙ ПРОИЗВОДНОЙ 01.01.02 — дифференциальные уравнения, динамические системы и оптимальное управление Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Казань — 2013 Работа выполнена на кафедре дифференциальных уравнений Института математики и механики им. Н. И. Лобачевского ФГАОУ ВПО “Казанский (Приволжский) федеральный университет” и кафедре математического...»

«ПАВЛОВСКИЙ Евгений Николаевич Оценка алгоритмической сложности классов вычислимых моделей 01.01.06 математическая логика, алгебра и теория чисел Автореферат диссертации на соискание учной степени е кандидата физико-математических наук Новосибирск 2008 Работа выполнена в Новосибирском государственном университете. Научный руководитель : доктор физико-математических наук профессор, член-корреспондент РАН Гончаров Сергей Савостьянович Официальные оппоненты : доктор...»

«Гутарова Александра Викторовна АНАЛИТИЧЕСКИЕ ГЛАГОЛЬНО-ИМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ НЕМЕЦКОГО ЯЗЫКА И ИХ РУССКИЕ СООТВЕТСТВИЯ Специальность 10.02.20 – сравнительно-историческое, сопоставительное и типологическое языкознание АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Kазань 2008 а Работа выполнена на кафедре немецкого языка Института языка Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный...»

«Залунин Василий Олегович Особенности электронного транспорта в неоднородных одноэлектронных структурах 01.04.04 – физическая электроника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва– 2012 Работа выполнена на кафедре атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники Физического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова Научные руководители: д.ф.-м.н Зорин Александр Борисович к.ф.-м.н Крупенин...»

«Маслов Михаил Иванович ОЦЕНКА ФИТОСАНИТАРНОГО РИСКА ЧЕТЫРЕХПЯТНИСТОЙ ЗЕРНОВКИ И КАПРОВОГО ЖУКА И ЭКОЛОГИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОТ НИХ ПОДКАРАНТИННОЙ ПРОДУКЦИИ Специальность 06.01.11 – защита растений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Москва - 2009 1 Работа выполнена на кафедре ботаники, физиологии, патологии растений и агробиотехнологии Российского университета дружбы народов и во Всероссийском центре карантина...»

«БЕЛЕКОВА Эмилия Алексеевна ИСТОРИЯ МУЗЕЙНОГО ДЕЛА В РЕСПУБЛИКЕ АЛТАЙ (1918–2009 гг.) Специальность 07.00.02 – Отечественная история АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Барнаул – 2010 Работа выполнена на кафедре историко-культурного наследия и туризма Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Алтайская государственная педагогическая академия Научный руководитель : доктор исторических наук,...»

«Святкин Николай Михайлович САМОСОГЛАСОВАННЫЙ МЕТОД РАСЧЁТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В БЛИЖНИХ ЗОНАХ ИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР, ГЕОМЕТРИЯ КОТОРЫХ ОПИСЫВАЕТСЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ Специальность 01.04.03 – Радиофизика Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физикоматематических наук Самара – 2006 Работа...»

«Карпухина Наталья Валерьевна ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РЕЛЬЕФА ЧУДСКО-ПСКОВСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 25.00.25 – геоморфология и эволюционная география Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва 2013 Работа выполнена на кафедре геоморфологии и палеогеографии географического факультета федерального бюджетного образовательного учреждения...»

«ЛАВРИК Сергей Николаевич ХОЛОДНИКАНСКИЙ ЗЕЛЕНОКАМЕННЫЙ ПОЯС (АЛДАНСКИЙ ЩИТ): ПРИРОДА ПРОТОЛИТОВ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД И ИХ ПЕТРОГЕНЕЗИС Специальность 25.00.04 – петрология, вулканология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук ВЛАДИВОСТОК 2006 Работа выполнена в Дальневосточном геологическом институте Дальневосточного отделения Российской Академии Наук Научные руководители: доктор геолого – минералогических наук Олег...»

«Красилов Артем Николаевич Анализ эффективности гибридного доступа к каналу в многошаговых беспроводных сетях 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук (ИППИ РАН). доктор технических наук, Научный руководитель : старший...»

«БУЛАТ Павел Викторович СВЕРХЗВУКОВОЕ ТЕЧЕНИЕ В КАНАЛЕ С ВНЕЗАПНЫМ РАСШИРЕНИЕМ Специальность 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Санкт-Петербург 2012 Работа выполнена на кафедре плазмогазодинамики и теплотехники аэрокосмического факультета Балтийского государственного технического университета Военмех, им. Д.Ф.Устинова. Научный...»

«C.Z.U: 783.8(043.2) ШИМБАРЁВА АННА ТВОРЧЕСТВО КОМПОЗИТОРОВ РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА В РЕПЕРТУАРЕ ДЕТСКИХ ХОРОВЫХ КОЛЛЕКТИВОВ 17.00.01 – АУДИОВИЗУАЛЬНЫЕ ИСКУССТВА (МУЗЫКАЛЬНОЕ ИСКУССТВО) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора искусствоведения КИШИНЭУ, 2012 Диссертация выполнена на кафедре Истории музыки и фольклора Академии Музыки, Театра и Изобразительных Искусств, Кишинэу, Республика Молдова Научный...»

«Ахметова Альбина Робертовна Школьное образование в Татарстане в 1920-е гг.: социально-политический анализ Специальность – 23.00.01. – Теория политики, история и методология политической наук и (по историческим наукам) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Казань – 2006 2 Работа выполнена на кафедре истории Татарстана исторического факультета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский...»

«КОМОРНИКОВ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ СЛОЖНЫЕ ГИДРОСУЛЬФАТФОСФАТЫ ЦЕЗИЯ. СИНТЕЗ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ. Специальность 05.17.02 – технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2013 Работа выполнена на кафедре Химии и технологии редких и рассеянных элементов им. К.А.Большакова Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования...»

«УДК 373.184:54 МЕЛЬНИК Анатолий Алексеевич Факультативные занятия как средство реализации принципа региональности в обучении химии Специальность 13.00.02- теория и методика обучения и воспитания (химия) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург 2002 2 Диссертация выполнена на кафедре методики обучения химии Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена Научный руководитель : Почётный работник...»

«ЛЮБИМОВА НАТАЛЬЯ ЕВГЕНЬЕВНА ВЛИЯНИЕ НИЗКОДОЗОВОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОЗРАСТНУЮ ДИНАМИКУ ЧАСТОТЫ СПОНТАННЫХ И ИНДУЦИРОВАННЫХ IN VITRO ХРОМОСОМНЫХ АБЕРРАЦИЙ В ЛИМФОЦИТАХ ЧЕЛОВЕКА. 03.00.01 – радиобиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва-2007 -2 Работа выполнена на базе Федерального государственного учреждения Российский научный центр радиологии и хирургических технологий Федерального агентства по...»








 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.