Разработка гидродинамической модели теплообменного аппарата на основе численных и экспериментальных исследований тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Байметова Елена Сергеевна

• Байметова Елена Сергеевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Байметова Елена Сергеевна

Содержание

Стр.

Введение

Глава 1. Экспериментальное исследование коллекторного 11 многосекционного теплообменного аппарата

1.1. Подготовка к эксперименту

1.2. Обработка результатов эксперимента

1.3. Расчет суммарного гидравлического сопротивления 25 коллекторного многосекционного теплообменного аппарата по инженерной методике

1.3.1 Расчет коэффициента гидравлического сопротивления на 27 входном участке и участке с внезапным расширением

1.3.2 Гидравлическое сопротивление распределительной части 28 коллектора при течении с разделением потока на систему каналов теплообменной матрицы

1.3.3 Расчет гидравлических сопротивлений собирающей части

ТА

1.3.4 Расчет коэффициента гидравлического сопротивления на

выходном участке и участке с внезапным сужением

1.3.5 Расчет суммарного гидравлического сопротивления ТА

1.4. Основные результаты и выводы к главе

Глава 2. Математическая постановка задачи

2.1. Постановка задачи сопряженного теплообмена в каналах 36 теплообменной матрицы ТА

2.2. Верификация метода решения задачи внутренней 41 гидродинамики и сопряженного теплообмена с использованием инструментов ОрепБОАМ

2.3. Постановка задачи внутренней гидродинамики 48 многосекционного ТА

Стр.

2.4. Основные результаты и выводы к главе

Глава 3. Математическое моделирование гидродинамики и 53 теплообмена в каналах теплообменной матрицы

3.1. Исследование формы внутреннего оребрения каналов

3.2. Критериальные зависимости линейных гидравлических 57 сопротивлений ТА

3.3. Определение влияния интенсификаторов на оребрении на 63 линейные гидравлические сопротивления в каналах теплообменной матрицы

3.4. Основные результаты и выводы к главе 3 67 Глава 4. Численное исследование гидродинамических 68 процессов в теплообменном аппарате. Построение гидродинамической модели теплообменного аппарата

4.1. Результаты математического моделирования

4.2. Анализ распределения потерь напора в теплообменном аппарате

4.3. Построение гидродинамической модели теплообменного 79 аппарата

4.4. Основные результаты и выводы к главе 4 87 Общие выводы и заключение 88 Список использованной литературы 90 Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка гидродинамической модели теплообменного аппарата на основе численных и экспериментальных исследований»

Актуальность темы

Неослабевающий интерес к конвективным теплообменным аппаратам (ТА) различных конструкций связан с активным и широким внедрением их в энергетические системы для терморегулирования рабочих жидкостей. При этом современный уровень производства энергетического оборудования обуславливает повышенные требования к эффективности работы ТА [83, 102]. Это приводит, в том числе, к существенному усложнению геометрии поверхностей теплосъема (контактных поверхностей), использованию различных интенсификаторов теплообмена [55, 67, 71, 72], миниатюризации проточных частей устройств и т.п. Устройства, используемые для охлаждения рабочей жидкости, как правило, работают по принципу многопоточного распределения теплоносителя по ответвлениям системы, в которых происходит охлаждение среды, и последующего сбора охлажденной жидкости [2, 5-8, 94]. Современные устройства данного типа [65] включают коллекторные системы для разделения и сбора жидкости и набор охлаждающих многоканальных секций со сложной формой внешнего оребрения [4, 93-100]. Каналы секций характеризуются малой площадью и сложной формой поперечного сечения и дополнительно оснащаются интенсификаторами теплообмена, рассредоточенными по длине каналов. Все это позволяет повысить теплоотдачу рабочей жидкости, но приводит к неконтролируемому росту гидравлического сопротивления системы в целом. Известные инженерные методики расчета коллекторных систем [58, 62] не рассчитаны на современный уровень технического исполнения устройств и не позволяют достоверно оценить гидравлические потери в ТА. Экспериментальная оценка гидравлической эффективности не всегда возможна, а математическое моделирование [44, 73, 87, 88] и виртуальные испытания не могут точно воспроизвести реальный объект и воссоздать в

деталях условия его эксплуатации. В этом случае совокупность экспериментальных и численных исследований является наиболее продуктивным способом создания гидродинамических моделей ТА, позволяющих получить достоверную информацию о гидравлических характеристиках работы устройства в зависимости от особенностей его компоновки и встраивать их в сложные технические системы.

Степень разработанности темы

Большой вклад в изучение гидродинамики теплообменной аппаратуры внесли Аверкиев Л.А. [40], Быстров П.И. [43], Бондаренко Е.В. [39], Глухарев А.С. [45], Дельнов В.Н. [46, 68], Габрианович Б.Н. [47], Дубоносов А.Ю. [53], Идельчик И.Е. [58, 59], Решетов В.А. [76, 78], Кунтыш В.Б. [1, 64], Филиппов Г.А. [86]. Также необходимо отметить работы А.С. Суслова [82], М.С. Лобасовой [69] посвященные изучению гидродинамики и теплообмена в ТА, используемых в энергетике, Михеева М.А. [70], исследования которого направлены на изучение процессов теплопередачи в теплообменных аппаратах, а также на разработку новых методов расчета этих процессов, Глухарева А.С. [45], работы которого связаны с исследованием гидродинамики и теплопередачи в элементах теплообменных аппаратов, работы Субботина В.И. [80], Горелова Ю.Г. [49] направленные на исследование гидродинамики в сложных теплообменных системах, работы Гуреева М.В., Ермакова А.М., Кадырова Р.Г., Калимуллина Р.Р., Миронова А.А., Недайвозова А.В., Попова И.А., Скрыпника А.Н., Усенкова Р.А., Хабибуллина И.И [48, 72, 75, 84, 88, 89], направленные на исследование способов повышения надежности прогнозирования теплогидравлических характеристик коллекторных многосекционных теплообменных аппаратов (КМТА) на основе численных и экспериментальных исследований.

Среди зарубежных авторов можно отметить следующие коллективы, занимающиеся исследованием гидродинамики теплообменных устройств: Kroger D.G [3], Wang Q. [38], Wang W. [18], Weisberg A. [32], MacMullin R. [22, 23], Wu H.Y [33], Ozceyhan V., Rahai H.R., Shoji Y., Sugiyama H. [24-37]

5

занимающиеся исследованиями гидродинамики и теплообмена в пульсирующих потоках; Bergles A.E. [2, 13] и Li J., Peterson G.P., Cheng P. [17, 33], Simonich J. [31], Xing X. [34], Murugesan P. [21] занимающиеся исследованиями гидродинамики и сопряженного теплообмена в малоразмерных каналах, Myong H. K. [20]; Senay G., Kaya M. [28], Liu S. [16], Liu J., Hussain S. [18], Kumar R., Kumar A. [10, 11], Sharma N. Tariq A. [29], Schindler A. [30] занимающихся исследованиями методов управления потоками в профилированных каналах.

Методики расчета гидравлических характеристик коллекторных ТА [58, 39], как правило, основаны на результатах экспериментов, которые проводятся на типовых моделях. Несмотря на высокую точность, эти данные сохраняют актуальность только в относительно узком диапазоне конструктивных и рабочих параметров устройств. По этой причине существующие методики расчета КМТА не могут быть эффективно использованы для вновь разрабатываемых теплообменных аппаратов.

Объект исследования: коллекторный многосекционный теплообменный аппарат со сложной формой поперечного сечения каналов теплообменной матрицы.

Предмет исследования: гидродинамические процессы, протекающие в коллекторном многосекционном теплообменном аппарате.

Целью работы является построение гидродинамической модели коллекторного многосекционного теплообменного аппарата на основе численных и экспериментальных исследований.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи.

1. Разработка математических моделей для численного исследования процессов гидродинамики КМТА и сопряженного теплообмена в каналах теплообменной матрицы.

2. Проведение численного и экспериментального исследования гидродинамических процессов в КМТА и процессов сопряженного

теплообмена в каналах теплообменной матрицы. Оценка гидравлических сопротивлений по инженерной методике.

3. Разработка на основе численных и экспериментальных данных гидродинамической модели КМТА. Проведение идентификации параметров гидродинамической модели на основе сопоставления результатов математического и экспериментального моделирования.

4. Разработка онлайн конфигуратора теплообменного оборудования на основе определяющих соотношений гидродинамической модели.

Методы исследования. Исследование гидродинамических процессов в КМТА производилось с использованием экспериментальных и численных методов. Экспериментальные исследования проводились при вынужденном течении жидкости в КМТА, установленном на лабораторном гидравлическом стенде ТМЖ-2М. Математическое моделирование проводилось в пакете для решения задач механики сплошных сред OpenFOAM.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем.

1. На основе анализа результатов математического моделирования гидродинамики КМТА установлены закономерности распределения статического давления и гидравлическая развертка теплообменной матрицы в КМТА. Получены новые экспериментальные данные по коэффициентам гидравлических сопротивлений в КМТА.

2. На основе математического моделирования исследована форма внутреннего оребрения каналов теплообменной матрицы. Получено критериальное уравнение для оценки влияния оребрения на линейные гидравлические сопротивления в каналах.

3. На основе данных экспериментальных и численных исследований разработана новая гидродинамическая модель КМТА для теоретического прогнозирования гидравлических характеристик теплообменных устройств данного конструктивного исполнения.

4. Реализована интеграция гидродинамической модели в онлайн конфигуратор подбора теплообменного оборудования, что позволило успешно адаптировать модель для решения практических задач.

Теоретическая и практическая значимость. Предложен новый подход к определению гидравлических характеристик КМТА, базирующийся на комплексном экспериментальном и численном исследовании гидродинамических особенностей устройства. Полученные в ходе исследований зависимости можно использовать для прогнозирования гидравлических характеристик новых КМТА данного конструктивного исполнения. Полученные результаты приняты к внедрению и используются при подборе теплообменного оборудования в Научно-производственном объединении «Гидросистемы», г. Ижевск.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты численных и экспериментальных исследований гидравлических сопротивлений КМТА, проведенных при обеспечении гидродинамического подобия течений.

2. Результаты численного исследования процессов сопряженного теплообмена в каналах теплообменной матрицы. Критериальное уравнение для оценки гидравлического сопротивления в каналах с трапециевидным оребрением.

3. Установленные в ходе исследования закономерности рассматриваемых процессов в виде гидравлической развертки теплообменной матрицы ТА и распределения статического давления в КМТА.

4. Гидродинамическая модель для теоретического прогнозирования гидравлических характеристик теплообменных устройств данного конструктивного исполнения, реализованная в виде онлайн конфигуратора подбора теплообменного оборудования.

Достоверность результатов основана на использовании современных апробированных методов исследования, сопоставлении с результатами экспериментов, согласовании полученных численных данных с результатами

теоретических исследований. Теоретические положения, полученные в работе, обосновываются последовательным и корректным применением математического аппарата. Методы, алгоритмы и программы, созданные и применяемые в ходе работы, базируются на фундаментальных уравнениях механики жидкости и газа.

Апробация результатов исследования. Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: Международная научная конференция «Применение технологий виртуальной реальности и смежных информационных систем в междисциплинарных задачах FIT-M» (Москва, 2020); I Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы науки и техники» (Сарапул, 2021); VI Всероссийская научная конференция с элементами школы молодых учёных «Теплофизика и физическая гидродинамика» (Севастополь, 2021); Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные вопросы энергомашиностроения, нефтяной и газовой отрасли», посвященная памяти профессора А.В. Алиева (Ижевск, 2021-2024); XVI Минский международный форум по тепломассообмену (Минск, 2022); XXVI Всероссийский семинар с международным участием по струйным, отрывным и нестационарным течениям (Санкт-Петербург, 2022); ХХ! International conference on the methods of aerophysical research (Новосибирск, 2022); Открытая конференция ИСП РАН им. В.П. Иванникова (Москва, 2022-2024); Всероссийская конференция с международным участием «XL Сибирский теплофизический семинар» (Новосибирск, 2024); XVII Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2024).

Личный вклад. Все исследования, результаты которых изложены в диссертационной работе, получены лично соискателем в процессе научной деятельности. Из совместных публикаций в диссертацию включен лишь тот материал, который непосредственно принадлежит соискателю; заимствованный материал обозначен в работе ссылками.

Публикации. Основные научные результаты отражены в 21 научной публикации, в том числе в 11 статьях, опубликованных в журналах, включенных в Перечень ВАК РФ, и 1 научной публикации, индексируемой в международных базах данных Scopus и Web of Science. Зарегистрирована 1 программа для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Работа изложена на 105 страницах, содержит 51 рисунок и 17 таблиц. Библиография включает 105 наименований.

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЛЕКТОРНОГО МНОГОСЕКЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕННОГО

АППАРАТА

Исследуемый в работе коллекторный многосекционный теплообменный аппарат включает в себя раздающий и принимающий коллектора, соединенные между собой параллельно расположенными многоканальными секциями, формирующими теплообменную матрицу. Общий вид КМТА показан на Рисунке 1.1. Каждая секция теплообменной матрицы содержит 6 каналов, внутреннее оребрение которых выполнено в виде симметричных трапеций с узкой верхней кромкой (Рисунок 1.1, б). На внутреннем оребрении каналов имеются интенсификаторы теплообмена в виде насечек. Геометрические характеристики КМТА приведены в Таблице 1.1, технические характеристики и режимы эксплуатации приведены в Таблице 1.2.

а)

б)

в)

Рисунок 1.1. Исследуемый в работе ТА: а) общий вид, б) каналы теплообменной матрицы, в) раздающий коллектор в разрезе, каналы подвода и отвода рабочей жидкости 11

Данный вид ТА работает на гидравлическом масле Лукойл Гейзер СТ 32, экспериментальные исследования проводились на воде при обеспечении гидродинамического подобия по числу Рейнольдса.

Таблица 1.1. Геометрические характеристики ТА

Линейный размер Значение, м

1. Диаметр входа/выхода 0.021

2. Длина входного/выходного участка 0.035

3. Длина раздающего/собирающего коллектора 0.4

4. Ширина раздающего/собирающего коллектора 0.065

5. Высота раздающего/собирающего коллектора 0.05

6. Длина секции с каналами 0.26

7. Ширина секции 0.055

8. Ширина канала малого диаметра 0.0065

9. Высота канала малого диаметра 0.006

10. Высота зубца канала малого диаметра 0.001

11. Высота коллектора 0.4

Согласно данным Таблицы 1.1. площадь входного и выходного сечений коллекторов составляет 5ТА = 3.5 • 10-3 м2, а площадь поперечного сечения канала теплообменной матрицы 5К = 3.6 • 10-5 м2, в результате суммарная площадь секций теплообменной матрицы составляет 2.4 • 10-3 м2.

Как видно из Рисунка 1.1 ТА имеет разные характерные размеры коллекторов и каналов теплообменной матрицы, в каждом из них реализуются различные режимы течения.

Таблица 1.2. Технические характеристики исследуемого КМТА

Максимальная скорость теплоносителя, м/с 5.2

Номинальный поток рабочей жидкости, л/мин 20-80

Максимальный расход рабочей жидкости, л/мин 110

Экспериментальное исследование проводилось на гидравлическом лабораторном стенде ТМЖ-2М, представленном на Рисунке 1.2, а, гидравлическая схема стенда приведена на Рисунке 1.2, б. Теплообменный аппарат подключался напрямую к модулям стенда. В качестве рабочей жидкости была использована дистиллированная вода комнатной температуры. Верификация экспериментальных результатов проводилась на основе математического моделирования в пакете орепБОАМ, с применением характеристик сред, используемых при натурном эксперименте.

а) б)

Рисунок 1.2. Гидравлический лабораторный стенд ТМЖ-2М а) внешний вид гидравлического стенда ТМЖ-2М, б) гидравлическая схема

лабораторного стенда

Лабораторный стенд выполнен в напольном исполнении. В состав стенда входят: стол 1, щит пьезометров 2, впускной коллектор 3, расходомеры 4, напорная магистраль 5 со встроенной диафрагмой 6, бак 7 с насосом 8 и помпой 9, делительная воронка 10, комплект исследуемых модулей М1 - М8.

На поверхности стола 1 закреплены два расходомера 4 (Р1 и Р2), верхние фланцы которых с помощью трубопроводов подведены к напорной

магистрали 5. Нижние фланцы расходомеров 4 через трубопроводную арматуру (вентили В1 и В2) соединены с насосом 8 (Н1). В напорную магистраль 5 вмонтирована мерная диафрагма 6, контрольные точки которой с помощью гибких трубок соединены с пьезометрическими трубками щита пьезометров 2. Напорная магистраль 9 подведена к коллектору 3. Щит пьезометров 2 установлен вертикально на задних стойках стола 1. На щите пьезометров 2 расположены панель управления 13, четыре группы пьезометров 14 - 17, штатив с делительной воронкой 10 и панель для информации 18. На панели управления 13 размещены клавиши включения сети, насоса Н1 и помпы Н2. Каждая из четырех групп пьезометров 14-17 состоит из прозрачных пьезометрических трубок, верхние концы которых объединены между собой общими коллекторами 19. В коллекторах 19 выведены гибкие сливные трубки с зажимами для выравнивания давлений в пьезометрах. Кроме того, имеется модуль 20 для демонстрации режимов течения жидкости с ее подкрашиванием через гибкий шланг 21.

Соответствие показаний расходомеров величинам расхода воды приведены в Таблице 1.3.

Таблица 1.3. Таблица расходов воды по расходомерам лабораторного стенда ТМЖ-2М (измерения проведены при температуре 20°С)

Расходомер 1 Расходомер 2

Максимальный расход 1.6 м3/ч 2.5, м3/ч

Уровень, % Расход воды, м3/ч

10 0.16 0.25

20 0.32 0.50

30 0.48 0.76

40 0.64 1.02

50 0.80 1.26

60 0.96 1.51

70 1.12 1.76

80 1.28 2.02

90 1.44 2.27

100 1.60 2.52

Технические характеристики гидравлического лабораторного стенда, приведены в Таблице 1.4 в соответствии с паспортом устройства.

Таблица 1.4. Технические характеристики ТМЖ-2М

Максимальный расход жидкости, м3/ч не менее 4.1

Максимальный напор жидкости, создаваемый насосом ТОР 3, м не более 10.5

Максимальный напор жидкости, создаваемый погружной помпой, м не более 0.8

Вместимость питающего бака, л, не менее 60

Внутренний диаметр диафрагмы, мм 22

Внутренний диаметр трубы напорной магистрали, мм 42

Внутренние диаметры проточных частей модулей, мм 16, 21

Пределы измерения по шкале пьезометров, мм 0-600

Цена деления шкалы пьезометров, мм 2 ± 0.4

1.1. Подготовка к эксперименту

При подготовке лабораторного стенда к работам, связанным с измерением показаний пьезометров, следует заранее определить (зафиксировать) положение вентилей расходомеров (Р1, Р2). Их положение определяется так, чтобы при максимальных расходах во всех пьезометрах были положительные показания. Для этого выполнялся ряд действий:

1. Закрыть вентили В1 и В2.

2. Открыть входной вентиль В8 и выходной В5 модуля М3.

3. Пережать трубки Тр4 зажимами.

4. Включить насос Н1 на панели управления.

5. Поочередно, плавно открывая вентили В1, затем В2, заполнить систему водой.

6. Удалить воздух из модулей, сливая воду до наступления установившегося режима (без пузырьков).

7. Удалить воздух из пьезометров диаграммы Д (Рисунок 1.2 - схема установки), для этого: открыть зажим трубки Тр1, заполнить трубки водой до переполнения и спустив воду из сливной трубки в мерную кружку, пережать трубку Тр1 зажимом.

8. Удалить воздух из пьезометров модуля М3. Для этого открыть зажим трубки Тр-4 и, прикрывая соответственно выходной вентиль В5, добиться переполнения трубок водой. Спустить воду из сливных трубок в мерную кружку и пережать трубку Тр4 зажимами.

9. Закрыть вентиль В5, выключить насос и закрыть вентиль В1 и В2. Время между закрытием вентиля В5 и выключением насоса не должно превышать 5-7 секунд.

10. Открывая и закрывая поочередно зажимы трубок Тр1-Тр4 и приоткрывая выходной вентиль В5, установить нулевой уровень воды в пьезометрах.

В баке 7 необходимо поддерживать уровень воды, достаточный для того, чтобы в погружной насос не поступал воздух с поверхности (или пузырьки воздуха, попадающие в бак с водой из сливных трубок). Для этого необходимо:

- включить погружной насос,

- открыть входной и выходной вентили необходимого модуля,

- при наличии пузырьков воздуха в потоке воды внутри модуля долить воду в бак 7.

Схема подключения ТА к гидравлическому лабораторному стенду представлена на Рисунке 1.3. ТА крепился к расчетным модулям при помощи гибких шлангов, верхний шланг был подключен к входному модулю, на который подавалась вода в различном скоростном диапазоне, нижний шланг был подключен к выходному модулю. К входному и выходному отверстиям ТА был подключен тройник, соединяющий ТА с панелью пьезометров и модулем подвода и отвода рабочей жидкости.

Рисунок 1.3. Подключение ТА к лабораторному гидравлическому стенду

ТМЖ-2М

1.2. Обработка результатов эксперимента

В рамках экспериментальных исследований была проведена серия испытаний, показания пьезометров при которых снимались при подаче рабочей жидкости через расходомеры Р1 и Р2. Максимальный расход подаваемый расходомерами Р1 и Р2 составляет Q = 4 • 10-3 м3/с ^ 7 • 10-3 м3/с. По показаниям пьезометров рассчитывался перепад давлений в раздающем и собирающем коллекторах, подключенных к модулям М1 и В3, производился расчет гидравлических сопротивлений коллекторной системы в целом по формуле:

г = 2лр (11)

' ри в2х'

17

где р = 997 кг/м3 - плотность воды, ивх - средняя скорость потока на входе в коллектор.

Зависимость коэффициента сопротивления коллектора с каналами от числа Рейнольдса приведена на Рисунке 1.4. Данные показаны при полной подаче расхода через расходомеры Р1 и Р2 в диапазоне 1-100%. Наблюдается снижение коэффициента сопротивления с ростом числа Рейнольдса. Наиболее интенсивное снижение происходит в диапазоне чисел Рейнольдса Яе = 5000 + 15000.

1000

100

о

10

1

0 10000 20000 30000 40000

Яе

Рисунок 1.4. Экспериментальные значения коэффициента гидравлического сопротивления КМТА ^ в зависимости от числа Рейнольдса

В результате анализа гидродинамического подобия по числу Рейнольдса

при максимальной гидродинамической нагрузке ТА (Таблица 1.2) получено,

что рабочий диапазон скорости теплоносителя варьируется от 1 м/с до 5 м/с

(кинематическая вязкость воды ув = 10-6м2/с, гидравлического масла ум =

32 • 10-6м2/с). Числа Рейнольдса характеризующие течение в раздающем и

собирающем коллекторах, не превышают ЯеТА < 3300, а в каналах

теплообменной матрицы не превышают ЯеК < 100. Числа Рейнольдса для

коллекторов и каналов рассчитывались по входному и эквивалентному

18

диаметру, соответственно. Течение жидкости соответствует низкорейнольдсовому диапазону скоростей для круглых труб, подача жидкости регулируется расходомером Р1, максимальный расход которого ограничивается вентилем В1 до значения расхода, не превышающего Q = 4 • 10-4 м3/с (Р1 < 10%).

а = 0.021м, ^м(тах) = 5м/с, = 1 ^ 5м/с),

Явм = Яев,

= ^

^•й 5 • 0.021 (1.2)

Яем = -м— = 9 -6 = 3281.25 « 3300, ^ ;

ум 32•10 6

10-6

7В = — • 7м = ———г • 5 = 0.156 м/с « 0.16 м/с, в ум м 32 • 10-6 ' ' ,

где й - диаметр входного/выходного отверстия, £/м, £/в - скорость подачи масла/воды, Яем, Яев - число Рейнольдса для масла/воды.

Соблюдение гидродинамического подобия по числу Рейнольдса требует проведения экспериментальных и численных исследований со скоростями воды до 0.15 м/с. Максимальное число Рейнольдса в экспериментах составляло ЯеТА = 2800.

В результате исследований было проведено 500 экспериментов с использованием расходомера Р1. Результаты экспериментальных вычислений приведены в Таблице 1.5.

Таблица 1.5. Результаты экспериментальных вычислений

% №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9 №10 №11 №12 №13 №14

1.00 0.20 0.40 0.20 0.20 0.20 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.6 0.2 0.4 0.4

1.5 0.4 0.6 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

2.00 0.80 0.40 0.60 0.60 0.60 0.6 0.6 0.4 0.2 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4

2.5 0.2 0.4 0.4 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.2 0.4 0.6

3.00 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.4 0.6 0.6 0.4 0.4 0.6 0.6 0.4 0.4

3.5 0.6 0.6 0.8 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.4 0.6 0.6

4.00 0.80 0.60 0.60 0.60 0.60 0.4 0.6 0.6 0.8 0.6 0.8 0.8 0.8 0.6

4.5 0.6 0.4 0.8 0.4 0.8 0.4 0.6 0.6 0.4 0.8 0.8 1 0.6 0.8

5.00 1.00 0.80 1.00 1.00 1.00 1.2 1 1.2 0.8 1 0.8 1 1 1

5.5 0.6 0.8 0.6 0.8 0.6 0.8 1 1 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

6.00 1.00 1.20 1.00 1.20 1.20 1 1.2 1 0.8 1.2 1 1 1.2 1

6.5 0.8 0.6 0.8 0.6 0.8 0.8 0.8 1 0.8 0.8 1 1 0.8 0.8

7.00 1.00 1.00 1.20 1.20 1.00 1 1.2 1.2 1 1 1 1.2 1 1.2

7.5 0.6 1 0.8 1 0.8 0.8 1 1 0.8 0.8 1 1.2 1.2 1

8.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.60 1.2 1 1.2 1.2 1.2 1.4 1.2 1.2 1.4

8.5 0.8 1 0.6 1 1.2 1 1 1 1 1 1 1 1 1

9.00 1.40 1.30 1.60 1.40 1.20 1.4 1.4 1.6 1.2 1.6 1.2 1.2 1.4 1.4

9.5 1 1 1 1 1 1.2 1 1.2 1 1.2 1.2 1.4 1.2 1.4

10.00 1.20 1.50 1.60 1.40 1.40 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.6 1.6 1.4

10.5 1.6 1.2 1.2 1.2 1 1.4 1.4 1.4 1.2 1.2 1.4 1.4 1.2 1.4

% д^ см^^ №15 №16 №17 №18 №19 №20 №21 №22 №23 №24 №25 Ж м

1.00 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.2 0.4 0.4 0.4 0.34 0.03

1.5 0.6 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.44 0.04

2.00 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.6 0.53 0.05

2.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.42 0.04

3.00 0.4 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.6 0.4 0.48 0.05

3.5 0.6 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.6 0.6 0.51 0.05

4.00 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.8 0.8 0.8 0.6 0.8 0.6 0.67 0.07

4.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.8 0.6 0.8 0.8 0.8 0.8 0.70 0.07

5.00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.99 0.10

5.5 1 0.8 1 1 0.8 0.8 1.2 0.8 1 0.8 1 0.85 0.08

6.00 1 1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1.4 1.2 1.2 1.11 0.11

6.5 1 1 1 1 1 1.2 0.8 1.2 1.2 1 1.2 0.92 0.09

7.00 1.2 1 1.4 1.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.14 0.11

7.5 1 1 1.2 1 1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.02 0.10

8.00 1.2 1.2 1.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.4 1.2 1.4 1.2 1.22 0.12

8.5 1.2 1.2 1 1.2 1 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1 1.04 0.10

9.00 1.4 1.2 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.2 1.2 1.36 0.14

9.5 1.2 1.4 1.2 1.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.4 1.4 1.19 0.12

10.00 1.6 1.4 1.4 1.4 1.2 1.4 1.4 1.4 1.6 1.6 1.6 1.44 0.14

10.5 1.2 1.4 1.2 1.2 1.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.4 1.28 0.13

Расчет расхода для каждого значения расходомера проводился по формуле:

Q п • О-тах,

р

гтах

где Р - показание расходомера (10, 20, 30..100%), Ртах - максимальное значение расходомера Р1 равное 10,5% для соблюдения гидродинамического подобия. Полученные значения расходов представлены в Таблице 1.6

Значения скоростей для каждого показания расходомера в диапазоне подачи от 1-10.5% рассчитывается по формуле:

Полученные значения скоростей представлены в Таблице 1.6. Перепад давлений рассчитывается по разности показаний пьезометров из Таблицы 1.5 по формуле:

Ар = рдЛк,

где АН - разность показаний пьезометров во входном и выходном сечениях, д = 9,81 м/с2.

Таблица 1.6. Расчет расходов для значений Р1 от 1-10,5%

Р1 % 1.00 1.5 2.00 2.5 3.00 3.5 4.00 4.5 5.00 5.5

Q, м3/ч 0.016 0.024 0.032 0.039 0.048 0.056 0.064 0.072 0.079 0.088

V, м/с 0.0128 0.0193 0.0257 0.032 0.039 0.045 0.051 0.058 0.064 0.071

Др, Па 329 430 516 407 469 501 657 681 970 829

Р1 % 6.00 6.5 7.00 7.5 8.00 8.5 9.00 9.5 10.00 10.5

Q, м3/ч 0.096 0.104 0.112 0.119 0.128 0.136 0.144 0.152 0.159 0.168

V, м/с 0.077 0.083 0.089 0.096 0.103 0.109 0.116 0.122 0.128 0.135

Др, Па 1088 900 1119 994 1189 1017 1326 1166 1412 1252

Расчет числа Рейнольдса и суммарного гидравлического сопротивления для экспериментальных исследований проводился по формулам (1.1)-(1.2), полученные значения занесены в Таблицу 1.7.

Таблица 1.7. Расчет числа Рейнольдса и гидравлических сопротивлений системы (

Р1, % 1.00 1.5 2.00 2.5 3.00 3.5 4.00 4.5 5.00 5.5

ЯвтА 260 402 536 670 800 940 1100 1200 1350 1480

< 4000 2328 1571 792 635 498 500 409 420 334

Р1, % 6.00 6.5 7.00 7.5 8.00 8.5 9.00 9.5 10.00 10.5

ЯвтА 1600 1750 1880 2000 2150 2280 2400 2550 2680 2800

< 341 269 261 220 223 181 185 157 152 138

Полученные значения из Таблицы 1.7 представлены в виде зависимости на Рисунке 1.5.

?

1

*

1

* • 1 •

г * *

* 4 • *

( | * * 1 *

0 500 1000 1500 2000 2500 Яе

Рисунок 1.5. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления ^ от числа Рейнольдса

Для дальнейшей верификации гидродинамической модели КМТА были проведены дополнительные исследования на 15 секционном ТА,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Байметова Елена Сергеевна, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Bessonnyj A.N., Kuntysh V.B., Kalejchik T.P. Method for calculating the thermal and aerodynamic characteristics of air heaters made of bimetallic pipes with spiral rolling and wound aluminum fins // Journal of International Academy of Refrigeration. 2004. No.3. pp. 16-20.

2. Bergles A.E. High-flux processes through enhanced heat transfer // Rohsenow symposium on future trends in heat transfer. 2003. pp. 1-13.

3. Du Toit C.G., Kroger D.G. Modelling of the recirculation in mechanical-draught heat exchangers // N&O JOURNAL. 1993. Vol. 9, No. 1. pp. 28.

4. Numerical investigation of cooling down and aerodynamic resistance processes in ribbed tubular elements / Gizzatullina A. [et al.] // Proceedings -Ivannikov Ispras Open Conference. 2020. pp. 142-149.

5. Garcia A., Vicente P. G., Viedma A. Experimental Study of Heat Transfer Enhancement with Wire Coil Inserts in Laminar-Transition-Turbulent Regimes at Different Prandtl Numbers // Int. J Heat Mass Transf. 2005. Vol. 48. pp. 4640-4651.

6. Huser A., Biringen S. Direct numerical simulation of turbulent flow in a square duct // Journal of Fluid Mechanics. 1993. Vol. 257. pp. 65-95.

7. Huser A., Biringen S. Calculation of two-dimensional shear-driven cavity flows at high Reynolds numbers // International Journal for numerical methods in fluids. 1992. №9. Vol.14. pp.1087-1109.

8. Huminic G., Huminic A. Heat transfer capability of ionanofluids for heat transfer applications // International Journal of Thermophysics. 2021. Vol. 42, No. 12. DOI: 10.1007/s10765-020-02757-x

9. Hoem M.E. Wind Turbine Simulations with OpenFOAM // Progress in Turbulence VIII. 2019. Vol. 226. pp. 305-310.

10. Cooling performance of a novel circulatory flow concentric multichannel heat sink with nanofluids / Jilte R. [et al.] // Nanomaterials. 2020. Vol. 10. DOI: 10.3390/nano10040647

11. Kumar R., Kumar A., Goel V. Performance improvement and development of correlation for friction factor and heat transfer using computational fluid dynamics for ribbed triangular duct solar air heater. // Renewable Energy. 2019. Vol. 131. pp. 788-799.

12. Koroleva M.R., Saburova E.A., Chernova A.A. Studying the efficiency of cooling and resistance of ribbed tubular elements // Journal of Physics: Conference Series. 2020. DOI:10.1088/1742-6596/1675/1/012009

13. Small diameter effects on internal flow boiling / Kendall G.E. [et al.] // ASME 2001 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. 2001. pp. 1-17.

14. Theoretical research of the internal gas dynamics processes of measurements of hot air curtain with cross-flow fan / Koroleva M.R. [et al.] // MM Science Journal. 2020. pp. 3966-3972.

15. Launder B.E., Spalding D.B. The Numerical computation of turbulent flows // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 1974. Vol. 3. pp. 269-289.

16. Liu S., Sakr M. A comprehensive review on passive heat transfer enhancements in pipe exchangers // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. Vol. 19. pp. 64-81.

17. Li J., Peterson G.P., Cheng P. Three-dimensional analysis of heat transfer in a micro-heat sink with single phase flow // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. Vol. 47. pp. 4215-4231.

18. Heat transfer enhancement and turbulent flow in a rectangular channel using perforated ribs with inclined holes / Liu J. [et al.] // Journal of Heat Transfer. 2019. Vol. 141. D0I:10.1115/1.4042841

19. Lambert T. Automated boundary layer mesh generation for simulation of convective cooling // Bachelorarbeit Computational Engineering Science. 2018. 90 p.

20. Myong H.K. Numerical investigation of fully developed turbulent fluid flow and heat transfer in a square duct // International Journal of Heat and Fluid Flow. 1991. Vol. 12. pp. 344-352.

21. Murugesan P., Mayilsamy K., Suresh S. Heat transfer in a tube fitted with vertical and horizontal wing-cut twisted tapes // Experimental Heat Transfer. 2012. Vol. 25. pp. 30-47.

22. MacMullin R., Elrod W., Rivir R. Effects of free stream turbulence from a circular wall jet on flat plate heat transfer and boundary layer flow // American Society of Mechanical Engineers. 1988. 10 p.

23. MacMullin R., Elrod W., Rivir R. Free-Stream Turbulence from a circular wall j et on flat plate heat transfer and boundary layer flow // Journal of Turbomachinery-transactions of The Asme. 1989. Vol. 111, No. 1. pp. 78-86.

24. Ozceyhan V. Conjugate heat transfer and thermal stress analysis of wire coil inserted tubes that are heated externally with uniform heat flux // Energy Conversion and Management. 2005. Vol. 46. pp. 1543-1559.

25. Rahai H.R., Wong T.W. Velocity field characteristics of turbulent jets from round tubes with coil inserts // Applied Thermal Engineering. 2002. Vol. 22. pp.1037-1045.

26. Shoji Y., Sato K., Oliver D.R. Heat transfer enhancement in round tube using coiled wire: Influence of Length and Segmentation // Heat Transfer Asian Research. 2003. Vol. 32. pp. 99-107.

27. Sugiyama H., Akiyama M., Shibata K. Heat and mass transfer analysis of developing turbulent flow in a square duct // Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series B. 1991. Vol. 57, No. 535. pp. 1044-1050.

28. Numerical investigation on turbulent convective heat transfer of nanofluid flow in a square cross-sectioned duct / Senay G. [et al.] // International

Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow. 2019. Vol. 29, No. 4. pp. 1432-1447.

29. Sharma N., Tariq A., Mishra M. Experimental investigation of heat transfer enhancement in rectangular duct with pentagonal ribs // Heat Transfer Engineering. 2019. Vol. 40, No. 1-2. pp. 147-165.

30. Schindler A., Younis B.A., Weigand B. Large-eddy simulations of turbulent flow through a heated square duct // International Journal of Thermal Sciences. 2019. Vol. 135. pp. 302-318.

31. Simonich J.C., Bradshaw P. Effect of free-stream turbulence on heat transfer through a turbulent boundary layer // Journal of Heat Transfer. 1978. Vol. 100, No. 4. pp. 671-677

32. Weisberg A., Bau H.H., Zemel J.N. Analysis of microchannels for integrated cooling // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1992. Vol. 35. pp. 2465-2474.

33. Wu H.Y., Cheng P. Friction factors in smooth trapezoidal silicon microchannels with different aspect ratios // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2003. Vol. 46, No. 14. pp. 2519-2525.

34. Modeling and simulation of an air-cooling condenser under transient conditions / Xing X. [et al.] // Procedia Engineering. 2012. No. 31. pp. 817-822.

35. Li Y. Implementation of multiple time steps for the multi-physics solver based on chtMultiRegionFoam // Proceedings of CFD with OpenSource Software. 2016. 50 P.

36. Yakut K., Sahin B. The effects of vortex characteristics on performance of coiled wire turbulators used for heat transfer augmentation // Applied Thermal Engineering. 2004. Vol. 24. pp. 2427-2438.

37. Zohira A.E., Habibb M.A., Nemitallah M.A. Heat transfer characteristics in a double-pipe heat exchanger equipped with coiled circular wires // Experimental Heat Transfer. 2015. Vol. 28. pp. 531-545.

38. Zhao W., Wang Q., Liu P. The experimental investigation of recirculation of air-cooled system for a large power plant // Energy and Power Engineering. 2010. No. 2. pp. 291-297.

39. Метод контроля рабочих характеристик радиаторов в эксплуатации / Аспин В.П. [и др.] // Вестник Московского автомобильно-дорожного института. 2008. № 4(15). С. 7-12.

40. Аверкиев Л.А., Пославский А.П., Мануйлов В.С., Хлуденев А.В. Метод диагностирования рабочих характеристик теплообменников транспортных машин // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2009. № 3. С. 97-101.

41. Андерсен Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М.: Мир, 1990. Ч. 1 - 2. 384 с.

42. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. 2-е издание. М.: Физмитлит, 1994 г. 448 с.

43. Быстров П.И., Михайлов В.С. Гидродинамика коллекторных теплообменных аппаратов. М.: Энергоиздат, 1982. 224 с.

44. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Вычислительные технологии в задачах механики жидкости и газа. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 468 с.

45. Глухарев А.С. Повышение эффективности теплообменных аппаратов за счет оребрения внутритрубного пространства // Молодежный научно-технический вестник. 2017. №1. 10 с.

46. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н. Гидродинамика коллекторных систем ядерных энергетических установок // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2007. № 1. С. 113-121.

47. Габрианович Б.Н., Дельнов В.Н., Юрьев Ю.С. Инженерные решения по оптимизации теплогидравлики характерных элементов проточной части основного оборудования и вспомогательных систем ЯЭУ // Вопросы атомной науки и техники. Обнинск. 2016. С. 39-58.

48. Повышение надежности прогнозирования теплогидравлических характеристик трубчато-ребристых радиаторов аппаратов воздушного

охлаждения энергоустановок на основе численного и экспериментального исследования / Гуреев М.В. [и др.] // Тепловые процессы в технике. 2020. Т. 12, №11. С. 482-502.

49. Горелов Ю.Г. Расчетное исследование теплообмена и гидродинамики потока в моделях вихревых трактов с несимметрично пересекающимися каналами // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2020. № 3. С. 77-84.

50. Гинзбург И.П. Аэрогазодинамика. М.: Высшая школа. 1968. 404 с.

51. Гинзбург И.П. Прикладная гидрогазодинамика. Л.: ЛГУ. 1958. 338

а

52. Дельнов В .Н. Гидродинамика типичных раздающих коллекторных систем ЯЭУ: Современные представления и перспективы исследования // Вопросы атомной науки и техники. 2020. С. 116-128.

53. Дубоносов А.Ю., Гапоненко А.М. Гидродинамика входных цилиндрических коллекторов теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок. Краснодар: Издательский дом - Юг. 2013. 124 с.

54. Дмитриев А.В., Дмитриева О.С. Теплообмен при встречном обтекании рядов труб аппарата воздушного охлаждения // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20, № 13. С. 40-43.

55. Дрейцер Г.А. Предельная интенсификация теплообмена в трубах за счет искусственной турбулизации потока // Инженерно-физический журнал. 2003. Т. 76, № 1. С. 46-51.

56. Дыбан Е.П., Эпик Э.Я. Тепломассообмен и гидродинамика турбулизированных потоков. Киев: Наук.думка. 1985. 296 с.

57. Жинов А. А., Шевелев Д. В., Ананьев П. А. Моделирование потерь давления воздуха в оребренном трубном пучке воздушного конденсатора // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013, № 03. DOI: 10.7463/0313.0544307

58. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М: Машиностроение. 1992. 671 с.

59. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. (Подвод, отвод и распределение потока по сечению аппаратов). М.: Машиностроение. 1983. 351 с.

60. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат. 1979. 416 с.

61. Королева М.Р., Терентьев А.Н., Чернова А.А. Гидродинамика коллектора сложной формы // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2021. № 3 (58). С. 50-55.

62. Кириллов П.М. Справочник по теплогидравлическим расчетам. М.: Энергоиздат. 1990. 385 с.

63. Кузнецов В.В. Капиллярная гидродинамика и тепломассообмен при фазовых превращениях в микроканалах // Современная наука: сборник научных статей. 2012. № 2 (10).

64. Кунтыш В.Б., Пиир А.Э. Анализ тепловой эффективности, объемной и массовой характеристик теплообменных секций аппаратов воздушного охлаждения // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. № 5.С. 3-6.

65. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа. 2012. 678

с.

66. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Гидродинамика. Т. 6. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2001. 736 с.

67. Леонтьев А.И., Олимпиев В.В. Теплофизика и теплотехника перспективных интенсификаторов теплообмена (обзор) // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2011. № 1. С. 7-31.

68. Лунина С.В., Дельнов В.Н. Тестовые расчеты гидродинамики раздающих коллекторных систем теплообменников и реакторов // ЯЭУ АО «Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского». 2020. С. 129-137.

69. Лобасова М.С., Финников К.А. Тепломассообмен. Красноярск: ИПК СФУ. 2009.295 с.

70. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М: ИД Бастет. 2010. 344 с.

71. Макарова М.С., Лущик В.Г., Решмин А.И. Интенсификация теплообмена при турбулентном течении в плоском и круглом безотрывных диффузорах // Инженерно-физический журнал. 2021. Т. 94, № 2. С. 483-495.

72. Недайвозов А.В. Численное и экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик контурной тепловой трубы: дис. ... канд. техн. наук: 01.04.14. Москва, 2019. 157 с.

73. Нурпейис А.Е. Экспериментальное исследование и математическое моделирование процессов теплопереноса в замкнутых двухфазных термосифонах: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.04. Томск, 2019. 157 с.

74. Нуриев А.Н. Колебательное движение удлиненных тел в вязкой жидкости: дис. ... д-ра физ.-мат. наук: 1.1.9. Казань, 2023. 258 с.

75. Попов И.А. Интенсификация теплообмена. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена. Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева. 2009. 560 с.

76. Решетов В.А., Смирнов В.П., Пикулева Т.А. Гидравлика кругового раздаточного коллектора // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Реакторостроение. 1976. № 2 (13). С. 65-74.

77. Рудяк В.Я., Минаков А.В., Краснолуцкий С.Л. Физика и механика процессов теплообмена в течениях наножидкостей // Физическая мезомеханика. 2016. Т. 19, № 1. С. 75-83.

78. Решетов В.А. К расчету кругового раздаточного коллектора // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика и техника ядерных реакторов. 1980. № 2 (11). С. 65-71.

79. Скрыпник А.Н. Гидравлическое сопротивление и теплоотдача труб с внутренним спиральным оребрением при однофазном течении теплоносителя: дис. ... канд. техн. наук: 01.04.14. Казань, 2020. 195 с.

80. Субботин М.Х., Ибрагимов П.А. Гидродинамика и теплообмен в атомных энергетических установках. М: Атомиздат. 1975. 408 с.

81. Смирнов Е.М., Зайцев Д.К. Метод конечных объемов в приложении к задачам гидрогазодинамики и теплообмена в областях сложной геометрии // Проблемы турбулентности и вычислительная гидродинамика. 2004. 22 с.

82. Суслов В.А. Теплообменное оборудование атомных и тепловых электростанций: учеб. пособие. СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД. 2021. 133 с.

83. Тарадай А.М., Коваленко Л.М., Гурин Е.П. К вопросу оценки теплоэнергетической эффективности теплообменников, применяемых в муниципальной теплоэнергетике // Новости теплоснабжения. 2003. № 6. с. 4043.

84. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик оребренных плоских труб аппарата воздушного охлаждения масла / Тиунов С. В. [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 2. с. 138-150.

85. Тимофеев А.В. Повышение эффективности теплообменников с тепловыми трубами для систем вентиляции и кондиционирования воздуха: дис. ... канд. техн. наук: 2.1.3. Санкт-Петербург, 2024. 177 с.

86. Филиппов Г.А., Меламед Л.Э., Тропкина А.И. Иерархия моделей анализа коллекторных систем и макромасштабный анализ // Проблемы энергетики. 2010. № 5-6. С. 3-17.

87. Моделирование сопряженного теплообмена в системе микроканалов при помощи гибридного алгоритма / Филимонов С.А. [и др.] // Сибирский журнал индустриальной математики. 2015. Т.18, №3. С. 86-97.

88. Численное моделирование процессов теплообмена в аппарате воздушного охлаждения масла / Хабибуллин И.И. [и др.] // Газовая промышленность. 2019. №2. С.84-90.

89. Хабибуллин И.И., Низамутдинов Р.М. Аппарат воздушного охлаждения масла модульной конструкции // Национальная научно-техническая конференция: Союз машиностроителей России. 2021. с. 75-76

90. Цыганков М.П., Кручинин Д.С. Особенности математического моделирования высокотемпературных теплообменников // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2013. Т. 56, №. 3. с. 95-99.

91. Черный Г.Г. Газовая динамика. Учебник для университетов и втузов. М.: Наука. 1988. 424 с.

92. Чернов Н.С. Технико-экономическая оценка эффективности теплообменных аппаратов // Автомобильная промышленность. 2011. №3. С. 33-35.

Публикации автора по теме диссертации

93. Optimization of the developed outer surface of an industrial oil cooler / E. S. Baymetova [et al.] // MM Science Journal. 2021. Vol. 2021. No. June. P. 47644768.

94. Baimetova E.S., Koroleva M.R. Research of conjugate heat transfer in a collector of a complex shape of an external fins // XXI International Conference on the Methods of Aerophysical Research:Abstracts. Novosibirsk, 2022. P. 13-14.

95. Армянин А.Ю., Байметова Е.С., Хвалько М.Е. Особенности теплового режима маслоохладителя с развитой внешней поверхностью // Химическая физика и мезоскопия. 2022. Т. 24, № 1. С. 93-103.

96. Байметова Е.С., Гиззатуллина А.Ф., Пушкарев Ф.Н. Решение задачи сопряженного теплообмена в оребренной трубке с использованием openFOAM // Химическая физика и мезоскопия. 2021. Т. 23, № 2. С. 154-164.

97. Байметова Е.С., Хвалько М.Е., Армянин А.Ю. Моделирование сопряженного теплообмена в микроканалах в среде openFOAM // Труды Института системного программирования РАН. 2022. Т. 34, № 5. С. 205-214.

98. Байметова Е.С. Численное моделирование гидродинамических процессов в многоканальном коллекторе // Труды МАИ. 2023. № 130. DOI: 10.34759/trd-2023-130-08

99. Параметрические исследования вынужденного конвективного теплообмена системы охлаждения / Е.С. Байметова [и др.] // Химическая физика и мезоскопия. 2021. Т. 23. № 4. С. 393-402.

100. Байметова Е.С., Митрюкова Е.А. Численное и экспериментальное исследование гидродинамики теплообменного аппарата // Труды Института системного программирования РАН. 2023. Т. 35, № 6. С. 235-246.

101. Байметова Е.С. Определение оптимальных конструктивных параметров теплообменной секции путем численного моделирования // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2022. № 2. С. 45-54. DOI: 10.17804/2410-9908.2022.2.045-054

102. Байметова Е.С. Гидродинамическая нагрузка многосекционного теплообменного аппарата // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. 2023. № 4. С. 6-14. DOI: 10.17804/2410-9908.2023.4.006-014

103. Байметова Е.С. Гидродинамическая нагрузка многосекционного теплообменного аппарата // Diagnostics, Resource and Mechanics of Materials and Structures. - 2023. - № 4. - С. 6-14.

104. Байметова Е.С. Королева М.Р. Построение гидравлической модели теплообменного аппарата // Труды Института системного программирования РАН. 2025. Т. 37, № 2. С. 129-140.

105. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2024666090. Онлайн конфигуратор теплообменного оборудования / Е.С. Байметова [и др.]. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ от 28.06.2024.

Приложение А

Схемы аппроксимации и настройки алгоритмов Реализация алгоритма SIMPLE

fvSchemes

/*

C++

Л

\\ / F ield | | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox

\\ / O peration | Website: https://openfoam.org

\\ / A nd | Version: dev

\\/ M anipulation |

2.0;

ascii;

dictionary;

fvSchemes;

-------*/

FoamFile {

version format class

object }

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

ddtSchemes {

default

}

gradSchemes {

default

}

divSchemes {

default div(phi,U)

steadyState;

Gauss linear;

none;

bounded Gauss limitedLinearV 1;

div((nuEff*dev2(T(grad(U)

}

laplacianSchemes {

Gauss linear;

default

Gauss linear corrected;

}

interpolationSchemes {

default

}

snGradSchemes

linear;

default

corrected;

{ }

//

********************************************************************** *** //

*

*

fvSolution

------*- C++ -*

\\ / F ield I | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox

\\ / O Peration | Website: https://openfoam.org

\\ / A nd | Version: dev

\\/ M aniPulation |

-------*/

FoamFile {

version format class

object }

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

2.0;

ascii;

dictionary;

fvSolution;

solvers {

P {

solver smoother tolerance relTol

GAMG;

GaussSeidel;

1e-06;

0.01;

}

U {

solver smoother tolerance relTol

}

smoothSolver;

symGaussSeidel;

1e-06;

0.1;

SIMPLE

{

nNonOrthogonalCorrectors 1; consistent yes;

}

relaxationFactors {

equations {

U 0.7;

}

}

********************************************************************** *** //

Реализация алгоритма PIMPLE

fvSchemes

-----*- c++ -*-

\\ / F ield | | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox

\\ / O peration | Website: https://openfoam.org

\\ / A nd | Version: dev

\\/ M anipulation |

\*

-------*/

FoamFile {

version format class location

object }

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

2.0;

ascii; dictionary; "system"; fvSchemes;

ddtSchemes {

default

}

Euler;

gradSchemes {

default

}

divSchemes {

default div(phi,U)

Gauss linear;

none;

Gauss limitedLinearV 1;

div((nuEff*dev2(T(grad(U)

Gauss linear;

}

laplacianSchemes {

default

Gauss linear corrected;

}

interpolationSchemes {

}

s {

}

//

default snGradSchemes default

linear;

corrected;

********************************************************************** *** //

fvSolution

-----*- C++ -*

\\ / F ield | | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox

\\ / O peration | Website: https://openfoam.org

\\ / A nd | Version: dev

\\/ M anipulation |

-------*/

FoamFile {

version 2.0;

format ascii;

class dictionary;

location "system"; object fvSolution;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

solvers {

p {

solver tolerance relTol smoother

}

pFinal {

}

U {

solver tolerance relTol smoother

solver smoother tolerance relTol

GAMG;

1e-06;

0.01;

GaussSeidel;

GAMG;

1e-06;

0;

GaussSeidel;

smoothSolver;

symGaussSeidel;

1e-06;

0.1;

}

UFinal {

$U;

tolerance 1e-06;

relTol 0;

}

}

PIMPLE {

nOuterCorrectors 1;

nCorrectors 2;

nNonOrthogonalCorrectors 1; pRefCell 0;

pRefValue 0;

}

relaxationFactors {

equations {

".*" 1;

}

}

//

********************************************************************** *** //