4 / 12
А.В. Костюков, А.Р. Макаров, В.Г. Мерзликин
132
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 1
Для нахождения уточненной зависимости выполняли математическое мо-
делирование теплогидравлических процессов в пористо-сетчатой матрице.
Расчетная модель представляла собой фрагмент теплопередающей матри-
цы, состоящей из десяти слоев сеток с шагом
S
и диаметром
D
проволоки
(рис. 2). Математическое моделирование базировалось на решении системы
уравнений, включающей уравнения Навье — Стокса. Расчетно-теоретические
оценки энергетических характеристик и состояния теплогидравлического про-
цесса выполнялись с использованием программного комплекса ANSYS CFX
[17]. Теплофизические свойства воздуха и газа задавались в виде табличных за-
висимостей от температуры.
Рис. 2.
Исследуемая пористо-сетчатая матрица, состоящая из десяти слоев сеток
с шагом
S
, выполненных из проволоки диаметром
D
Численный эксперимент выполнялся в области чисел Рейнольдса Re = 10…70
(ламинарный режим течения). Продувка воздухом матрицы проводилась до мо-
мента полного ее нагрева или охлаждения. Температуры воздуха
Т
в
и матрицы
Т
м
брались приближенными к их реальным значениям в роторном теплообменнике
при нагреве
Т
в
= 965 K,
Т
м
= 300 K и охлаждении
Т
в
= 500 K,
Т
м
= 965 K.
Как правило, фактор Колборна представляется в виде зависимости только
от числа Рейнольдса
J
k
= f
(Re
x
). В настоящей работе результаты расчета обраба-
тывались по методике, изложенной в [13].
Для каждого выбранного расчетного момента времени определялись моди-
фицированный критерий Рейнольдса Re
x
и фактор Колборна
J
k
, а также темпе-
ратурные факторы для случаев нагрева
Te
heat
и охлаждения
Te
cool
, рассчитанные
по температурам матрицы
T
matr
и воздушного потока на входе
T
air in
и на выходе
T
air out
из теплообменника:
,
matr
heat
air in
T Te
T
.
air out
cool
matr
T
Te
T