Пограничный слой с асимптотическим отрицательным градиентом давления
Диссертация
Jul 2010; XVII Школа-семинар молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в аэрокосмических технологиях», 25 — 29 мая 2009 г., г. ЖуковскийНаука. Промышленность. Оборона: X Всероссийская научно-техническая конференция, Новосибирск, 22 — 24 апреля 2009 г.- X Всероссийская школа-конференция молодых ученых «Актуальные вопросы… Читать ещё >
Содержание
- СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
- ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ
- 1. 1. Динамические характеристики пограничного слоя
- 1. 2. Теплообмен и аналогия Рейнольдса
- 1. 3. Асимптотический отсос
- 1. 4. Краткий обзор моделей турбулентности
- ГЛАВА 2. ДИНАМИЧЕСКИЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Численная модель
- 2. 3. Интегральные характеристики
- 2. 4. Профили скоростей и турбулентных характеристик
- 2. 5. Аналитическое решение уравнений ламинарного пограничного слоя в условиях асимптотического отрицательного градиента давления
- 2. 6. Влияние предвключённого безградиентного участка
- ГЛАВА 3. ТЕПЛОВОЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ
- 3. 1. Постановка задачи
- 3. 2. Интегральные тепловые характеристики
- 3. 3. Профили температуры
- 3. 4. Аналогия Рейнольдса
Список литературы
- Андерсон Д., Таннехил Дж., Плетчер Р., Вычислительная гидродинамика и теплообмен: В 2-х т.: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990. 728 — 392 с.
- Бубенчиков A.M., Комаровский Л. В., Харламов С. Н., Математические модели течения и теплообмена во внутренних задачах динамики вязкого газа. Томск: Изд-во Томского ун-та, -1993. 178 с.
- Бубенчиков A.M., Харламов С. Н., Трение и теплообмен при турбулентном течении газа в канале с конфузорной секцией // Изв. СО АН СССР Серия технических наук. 1989. — Вып. 3. — с. 94 — 98.
- Бэк Л.Х., Каффел Р. Ф., Массье П. Ф., Ламинаризация турбулентного пограничного слоя при течении в сопле // РТиК. 1969. — № 7. — с. 194 — 196.
- Бэк Л.Х., Каффел Р. Ф., Массье П. Ф., Ламинаризация турбулентного пограничного слоя при течении в сопле измерения профилей пограничного слоя и характеристик теплообмена на охлаждаемой стенке // Теплопередача. — 1970. — т. 92. — № 3. — с. 29 — 40.
- Бэк Л.Х., Массье П. Ф., Каффел Р. Ф., Исследование течения и конвективного теплообмена в коническом сверхзвуковом сопле // РТиК. 1966. — № 4. -с. 191−201.
- Бэк Л.Х., Массье П. Ф., Каффел Р. Ф., Некоторые данные по уменьшению теплообмена в турбулентном пограничном слое в соплах // РТиК. 1966. -№ 12.-с. 211−213.
- Волков К.Н., Влияние градиента давления и локализованного вдува на турбулентный теплообмен плоской пластины // ТВТ. 2006. — т. 44. — № 3. — с. 414−424.
- Волчков Э.П., Лебедев В. П., Тепломассообмен в пристенных течениях: Учебник. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. — 244 с.
- Волчков Э.П., Пристенные газовые завесы. Новосибирск: Наука. — 1983.
- Волчков Э.П., Синайко Е.И, Терехов В. И., Турбулентный пограничный слой с отсосом в неизотермических условиях // Изв. АН СССР МЖГ. -1979.-№ 2.-с. 37−44.
- Гарбарук A.B., Лапин Ю. В., Стрелец М. Х., Турбулентный пограничный слой при одновременном влиянии продольного градиента давления, вдува (отсоса) и поперечной кривизны поверхности // ТВТ. 2002. — т. 40. — № 3, с. 436−441.
- Герхарт П.М., Томас JI.K., Определение теплового потока в турбулентном пограничном слое с градиентом давления // РТиК. 1973. — т. 11. — № 4. -с. 161 — 162.
- Глушко Г. С., Дифференциальные уравнения для масштаба турбулентности и расчёт турбулентного пограничного слоя на плоской пластине // Турбулентные течения. М.: Наука, 1970.
- Гольдфельд М.А., Кляус А. Х., Влияние распределённого градиента давления на развитие пограничного слоя за веером волн разрежения // Теплофизика и аэромеханика. 1995. — т. 2. — № 1. — с. 29 — 35.
- Гольдфельд М.А., Нестуля Р. В., Шиплюк А. Н., Исследование реламинари-зации турбулентного пограничного слоя при числе Маха Мта=4 // ПМТФ. -2002. т. 43. — № 1. — с. 91 — 99.
- Грек Г. Р., Козлов В. В., Рамазанов М. П., Исследование устойчивости пограничного слоя при повышенной степени турбулентности набегающего потока в градиентном течении // Изв. АН СССР МЖГ. 1990. — № 2. — с. 52 -58.
- Грек Г. Р., Козлов В. В., Рамазанов М. П., Ламинарно-турбулентный переход при повышенной степени турбулентности набегающего потока в градиентном течении // Изв. СО АН СССР Серия технических наук. 1989. — Вып. З.-с. 66−70.
- Дейч М.Е., Кох A.A., Робожев A.B., Степанчук В. Ф., Исследование структуры потока в ступени эжектора с изобарическим начальным участком смешения // Теплоэнергетика. 1954. — т. 12. — с. 24−32.
- Дейч М.Е., Лазарев Л. Я., Исследование перехода турбулентного пограничного слоя в ламинарный // ИФЖ. 1964. — т. 7. — № 4. — с. 18 — 24.
- Джунхан Г. Х., Серови Г. К., Влияние турбулентности и градиента давления набегающего потока на профили скоростей в пограничном слое на плоской пластине и на теплопередачу // Теплопередача. Серия С. — 1967. — т. 89.-№ 2.-с. 58−68.
- Довгаль A.B., Левченко В. Я., Тимофеев В. А., Ламинаризация пограничного слоя путём локализованного нагревания поверхности // Изв. СО АН СССР Серия технических наук. 1989. — Вып. 3. — с. 60 — 65.
- Жаляускас А.Б., Пядишюс A.A., Перенос количества движения и тепла в турбулентном пограничном слое при ускорении потока // Сборник научных трудов: Проблемы турбулентного переноса. Минск: 1979. — с. 123 — 133.
- Зысина-Моложен Л.М., Турбулентный пограничный слой при наличии продольного перепада давления // Журнал технической физики. 1952. -т.22. — вып. 11.-с. 1756−1772.
- Кадер Б.А., Гидродинамическая структура ускоряющихся турбулентных пограничных слоев // Изв. АН СССР МЖГ. 1983. — № 3. — с. 29 — 37.
- Кадер Б.А., Изменение толщины несжимаемого турбулентного пограничного слоя при наличии продольного градиента давления // Изв. АН СССР МЖГ.- 1979,-№ 2.-с. 150−156.
- Кадер Б.А., Яглом A.M., Влияние шероховатости и продольного градиента давления на турбулентные пограничные слои // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Сер. Механика жидкости и газа. — 1984. — т. 18. — с. 3 — 111.
- Кейс В.М., Конвективный тепло- и массообмен Москва: Энергия, 1972−448с.
- Кейс В.М., Моффет Р.Дж., Тилбар В. Х., Теплообмен в турбулентном пограничном слое сильно ускоренного течения с вдувом и отсосом // Теплопередача. 1970. — № 3. — с. 190 — 198.
- Козлов В.В., Левченко В. Я., Сова В. А., Щербаков В. А., Влияние акустического поля на ламинарно-турбулентный переход на скользящем крыле в области благоприятного градиента давления // Изв. РАН МЖГ. 2003. — № 6.-с. 48−58.
- Кутателадзе С.С., Леонтьев А. И., Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое // М.: «Энергия». 1972.
- Леонтьев А. И. Фомичёв В.М., Теплообмен и сопротивление в турбулентном пограничном слое с градиентом давления // Инженерно-физический журнал. 1983. — т. 45. -№ 1. — с. 5 — 11.
- Леонтьев А.И., Лущик В. Г., Якубенко А. Е., Пограничный слой на проницаемой стенке с отсосом газа // ТВТ. 2010. — т. 48. — № 3. — с. 396 — 401.
- Леонтьев А.И., Обливин А. Н., Романенко П. Н., Исследование сопротивления и теплообмена при турбулентном течении воздуха в осесимметричных каналах с продольным градиентом давления // ЖПМТФ. 1961. — № 5. — с. 16−25.
- Лойцянский Л.Г., Ламинарный пограничный слой // Физматгиз. Москва. — 1962.
- Лущик В.Г., Павельев A.A., Решмин А. И., Якубенко А. Е., Влияние граничных условий на переход к турбулентности в пограничном слое на пластине при большом уровне внешних возмущений // Изв. РАН МЖГ. 1999. — № 6. -с. 111−119.
- Лущик В.Г., Павельев A.A., Якубенко А. Е., Переход к турбулентности в пограничном слое на пластине при отрицательном градиенте давления во внешнем потоке // МЖГ. 2004. — № 2. — с. 91 — 102.
- Лущик В.Г., Павельев A.A., Якубенко А. Е., Трёхпараметрическая модель сдвиговой турбулентности // Изв. АН СССР МЖГ. 1978. — № 3. — с. 13 -25.
- Маслов A.A., Шевельков С. Г., Особенности перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный на конусе // Изв. АН СССР МЖГ. 1985. -№ 6.-с. 23−27.
- Назарчук М.М., Ковецкая М. М., Панченко В. Н., Обратный переход турбулентного течения в ламинарное. Киев: Наукова Думка. — 1974. — с. 94.
- Репик Е.У., Исследование перехода турбулентного пограничного слоя в ламинарный при глубоких отрицательных градиентах давления // ИФЖ. -1973. т. 24. — № 2. — с. 276 — 281.
- Репик Е.У., Кузенков В. К., Экспериментальное исследование связи между теплоотдачей и сопротивлением трения в турбулентном пограничном слое с продольным градиентом давления // ТВТ. 1980. — т. 18. — № 6. — с. 1196 -1202.
- Репик Е.У., Соседко Ю. П., Турбулентный пограничный слой. Методика и результаты экспериментальных исследований. М.: Физматлит, 2007. -312 с.
- Романенко П.Н., Тепломассообмен и трение при градиентном течении жидкостей. М., «Энергия», 1971. 568 с.
- Себан P.A., Бэк Л.Х., Эффективность защиты и теплоотдача в турбулентном пограничном слое при тангенциальном вдуве и переменной скорости основного потока // Теплопередача. 1962. — т. 84. серия С. — № 3. — с. 50 -61.
- Себиси Т., Брэдшоу П., Конвективный теплообмен. М.: Мир. — 1987. -590 с.
- Сергиенко A.A., Грецов В. К., Переход турбулентного пограничного слоя в ламинарный // ДАН СССР. 1959. — т. 125. — № 4. — с. 746 — 747.
- Симон Т.В., Моффэт Р.Дж., Экспериментальное исследование теплоотдачи в турбулентном пограничном слое (изучение влияния отдельных факторов на теплоотдачу от выпуклой стенки) // Теплопередача. 1983. — т. 105. — № 4.-с. 155−162.
- Теория тепломассообмена: Учебник для технических университетов и вузов- под. ред. А. И. Леонтьева,. Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана. -Москва. — 1997. — 683 с.
- Терехов В.В., Тепломассоперенос в ускоренных потоках с фазовыми и химическими превращениями // Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук. Новосибирск: Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН. — 2004. — 145 с.
- Терехов В.И., Турбулентный пограничный слой с отсосом и градиентом давления в неизотермических условиях // Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Новосибирск: Институт теплофизики. — 1976. — 142 с.
- Тетервин Н., Приближённый расчёт аналогии Рейнольдса для турбулентного пограничного слоя с градиентом давления // РТиК. 1969. — т. 7. — № 6.-с. 107−116.
- Тилбар В.Х., Кейс В. М., Моффет Р.Дж., Турбулентный пограничный слой на пористой пластине. Экспериментальное исследование теплоотдачи // Теплопередача. 1972. — № 1. — с. 116 — 123.
- Abu-Ghannam В. J., Shaw R., Natural transition of boundary layers the effects of turbulence, pressure gradient, and flow history // J. Mechanical Engineering Science. — 1980. — v. 22. — No. 5. — p. 213 — 228.
- Badri Narayanan M.A., An experimental study of reverse transition in two-dimensional channel flow // J. Fluid Mech. 1968. — v.31. — part 3. — p. 609 -623.
- Badri Narayanan M.A., Ramjee V., On the criteria for reverse transition in a two-dimensional boundary layer flow // J. Fluid Mech. 1969. — v. 35. -part 2. -p. 225−241.
- Bauer K., Straub J., Grigull U., Influence of free-stream turbulence intensity on heat transfer in the two-dimensional turbulent boundary layer of an accelerated compressible flow // Int. J. Heat Mass Transfer. 1980. — v. 23. — No. 12. -p.1635- 1642.
- Blackwelder R.F., Kovasznay L.S.G., Large-scale motion of a turbulent boundary layer during relaminarization // J. Fluid Mech. 1972. — v. 53. — part 1. -p.61−83.
- Bourassa C., Thomas F.O., An experimental investigation of a highly accelerated turbulent boundary layer // J. Fluid Mech. 2009. — v. 634. — p. 359 — 404.
- Bradshaw P., A note on reverse transition // J. Fluid Mech. 1969. — v. 35. -part 2.-p. 387−390.
- Bradshaw P., Ferriss D.H., Atwell N.P., Calculation of boundary layer development using the turbulent energy equation // J. Fluid Mech. 1967. — v. 28. — part 3.-p. 593−616.
- Brinich P.F., Neumann H.E., Some effects of acceleration on the turbulent boundary layer // AIAA Journal. 1970. — v. 8. — No. 5. — p. 987 — 989.
- Chernyshev S.L., Kiselev A.Ph., Kuryachii A.P., Laminar flow control research at TsAGI: Past and present // Progress in Aerospace Sciences. 2011. — v. 47. -p. 169- 185.
- Clauser F., The turbulent boundary layer // Adv. Appl. Mech. 1956. — v. 4. -p.1−51.
- Dovgal A.V., Levchenko V.Ya., Timofeev V.A., Boundary Layer Control by a Local Heating of the wall // IUTAM Symposium Toulouse, France. 1989. -v.l. — Laminar-Turbulent Transition, Arnal D., Michel R. (Editors). — p. 113 -121.
- Falkner V.M. and Skan S.W., Some approximate solutions of the boundary layer equations // Phil. Mag. 1931. — v. 12. — p. 865 — 896.
- Fernholz H.H., Warnack D., The effects of a favourable pressure gradient and of the Reynolds number on an incompressible axisymmetric turbulent boundary layer. Part 1. The turbulent boundary layer // J. Fluid Mech. 1998. — v. 359. -p.329 — 356.
- Fiedler H., Head M.R., Intermittency measurements in the turbulent boundary layer // J. Fluid Mech. 1966. — v. 25. — part 4. — p. 719−735.
- Gerlinger P., Bruggemann D. An Implicit Multigrid Scheme for the Compressible Navier-Stokes Equations with Low-Reynolds-Number Turbulence Closure // Transactions of the ASME: Journal of Fluids Engineering. 1998. — v. 120. -p.257 — 262.
- Hartree D.R., On an equation occurring in Falkner and Skan’s approximate treatment of the equations of the boundary layer // Proc. Cambr. Phil. Soc. 33. -1937.-PartII.-p. 223−239.
- Head M.R., Bradshaw P., Zero and negative entrainment in turbulent shear flow // J. Fluid Mech. 1971. — v. 46. — part 2. — p. 385 — 394.
- Herring HJ., Norbury J.F., Some experiments on equilibrium turbulent boundary layers in favourable pressure gradients // J. Fluid. Mech. 1967. — v. 27. -part 3.-p. 541 -549.
- Iglisch R., Exakte Berechnung der laminaren Reibungsschicht an der langsangestromten ebenen Platte mit homogener Absaugung // Schriften d. dt. Akad. Luftfahrtforschung. 1944. — 8B. — No. 1. Translation: NACA-RM-1205 (1949).
- Jones W.P. and Launder B.E., The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1972. — v. 15. -p. 301−314.
- Jones W.P., Launder B.E., Some properties of sink-flow turbulent boundary layers // J. Fluid. Mech. 1972. — v. 56. — part 2. — p. 337 — 351.
- Jones W.P., Strongly accelerated turbulent boundary layers // M.Sc. Thesis, Imperial College (1967).
- Klebanoff P. S., Characteristics of Turbulence in a boundary layer with zero pressure gradient // NACA Tech. Rep. 1955. — No. 1247.
- Kline S.J., Reynolds W.C., Schraub F.A., Runstadler P.W., The structure of turbulent boundary layers // J. Fluid Mech. 1967. — v. 30. — part 4. — p. 741 — 773.
- Kral L.D., Recent experience with different turbulence models applied to the calculation of flow over aircraft components // Progress in Aerospace Sciences. 1998. — v. 34.-p. 481−541.
- Launder B.E., Jones W.P., Sink flow turbulent boundary layers // J. Fluid. Mech. 1969. — v. 38. — part 4. — p. 817−831.
- Launder B.E., Laminarization of the Turbulent Boundary Layer in a Severe Acceleration // J. Appl. Mech. 1964. — v. 31. No. 4. — p. 707−708.
- Leontiev A.I., Luschik V.G., Yakubenko A.E., A heat-insulated permeable wall with suction in a compressible gas flow // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2009. -V. 52.-p. 4001−4007.
- Loyd R.J., Moffat R.J., Kays W.M., The turbulent boundary layer on a porous plate: an experimental study of the fluid dynamics with strong favorable pressure gradients and blowing // Rept No. HMT-13. Stanford University, Dept. of Mech. Eng., CA. — 1970.
- Masashi Ichimya, Ikuo Nakamura, Shintaro Yamashita, Properties of a relami-narizing turbulent boundary layer under a favorable pressure gradient // Experimental Thermal and Fluid Science. 1998. — v. 17. — p. 37 — 48.
- McBride B.J., Gordon S., Computer program for calculation of complex chemical equilibrium compositions and applications, Part II Users manual and program description // NASA reference publication 1311.- June 1996.
- Moffat R.J., Kays W.M., A review of turbulent boundary layer heat transfer research at Stanford 1958 1983 // Advances in Heat Transfer. — 1984. — v. 16. p.242 — 365.
- Moretti P.M. and Kays W.M., Heat transfer through an incompressible turbulent boundary layer with varying free stream velocity and varying surface temperature // Rep. PG-1. 1965. — Stanford University, Thermo Sci. Div.
- Moretti P.M., Kays W.M., Heat transfer to a turbulent boundary layer with varying free-stream velocity and varying surface temperature an experimental study // Int. J. Heat Mass Transfer. — 1965. — v. 8. — p. 1187−1202.
- Narasimha R., Sreenivasan K.R., Relaminarization fluid flows // Advances in Applied Mechanics. 1979. — v. 19. — p. 221 — 309.
- Narasimha R., Sreenivasan K.R., Relaminarization in highly accelerated turbulent boundary layers // J. Fluid Mech. 1973. — v. 61. — part 3. — p. 417 — 447.
- Narasimha R., Vishwanath P.R., Reverse transition at an expansion corner in supersonic flow // AIAA J. 1975. — v. 13. — No. 5. — p. 693 — 695.
- Part T.S., Sung H.J., Suzuki S., Development of a near wall turbulence model for turbulent flow and heat transfer // Int. J. Heat Fluid Flow. 2003. — v. 24. -p. 29−40.
- Patel V.C., Head M.R., Reversion of turbulent to laminar flow // J. Fluid Mech. 1968. — v. 34. — part 2. — p. 371 — 392.
- Roganov P. S., Zabolotsky V.P., Shishov E.V. and Leontiev A.I., Some aspects of turbulent heat transfer in accelerated flows on permeable surfaces // Int. J. Heat Mass Transfer. 1984. — v. 27. — No. 8. — p. 1251 — 1259.
- Sreenivasan K.R., Laminarescent, relaminarizing and retransitional flows // Acta Mechanica. 1982. — v. 44. — p. 1 — 48.
- Stefes B., Fernholz H.H., The influence of high free-stream turbulence and a favourable pressure gradient on an incompressible axisymmetric turbulent boundary layer // European Journal of Mechanics B/Fluids. 2005. — v. 24. — p. 167 -187.
- Sternberg J., Transition from a turbulent to laminar boundary layer // U.S. Army Ballistics Research lab. Rept No. 906. 1954. — Aberdeen.
- Thielbahr W.H., Kays W.M., Moffat R.J., The turbulent boundary layer: experimental heat transfer with blowing, suction, and favorable pressure gradient // Rept No. HMT-5. 1969. — Stanford University, Dept. of Mech. Eng., CA.
- Townsend A.A., The behavior of a turbulent boundary layer near separation // J. Fluid Mech. 1962. v. 12. — part 4. — p. 536 — 554.
- Van Driest E.R., On turbulent flow near a wall // J. Aero. Sci. 1956. — v. 23. -p. 1007.
- Volchkov E.P., Makarov M.S., Sakhnov A.Yu., Heat transfer in the boundary layer with asymptotic favorable pressure gradient // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2012. — v. 55. — p. 1126 — 1132.
- Volchkov E.P., Makarov M.S., Sakhnov A.Yu., Boundary layer with asymptotic favourable pressure gradient // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2010. — v. 53. -p. 2837−2843.
- Wilson D.G., Pope S.A., Convective heat transfer to gas turbine blade surfaces // Proc. Instn. Mech. Engrs, Lond. 1954. — v. 168. — p. 861.