Статья

Название статьи ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ТЕЛА ДЛЯ ТЕПЛООТВОДА
Автор Н. Н. Чернов, А. В. Палий
Рубрика РАЗДЕЛ III. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
Месяц, год 06, 2018
Индекс УДК 658.51.011
DOI
Аннотация Приводятся результаты численного исследования возможности использования тела оптимизированной формы с минимальной силой аэродинамического сопротивления в качестве теплоотвода в конвективном потоке газа. Аэродинамические характеристики и, в особенности, характер обтекания тел простейших форм представляют большой научный и практический интерес. Тела сложной формы всегда можно представить в виде совокупности более простых, для которых легко исследовать и рассчитывать траектории обтекания, на основе которых составляются аналитические методы расчета аэродинамических характеристик. Проведен вычислительный эксперимент в программном продукте Ansys Fluent. Условиями проведения эксперимента (сравнения теплоотводящих тел)при численном моделировании являются сохранение постоянными: объема и формы рабочей зоны; расстояния от истоков, стоков и центров тел; скорости аэродинамического потока; массы сравниваемых тел; тепловой мощности источника и прочих параметров помимо именно формы поверхности. Полученная оптимизированная форма тела, совпадает с линиями тока, что и являетсяосновным достоинством, так как при обтекании отрыва потока от поверхности не наблюдается. Таким образом, вся площадь поверхности будет являться эффективной площадью поверхности теплоотвода в отличие от других известных форм тел, за счет чего температура теплонагруженного элемента, помещенного в центр теплоотвода снизится.

Скачать в PDF

Ключевые слова Численное моделирование; тепломассоперенос, аэродинамический поток; эквитемпературные поверхности, аэродинамическое сопротивление; оптимизированная форма теплоотвода; вычислительный эксперимент.
Библиографический список 1. Higham N.J. Accuracy and Stability of Numerical Algorithms. – SIAM, Philadelphia, 2002.
– 320 p.
2. Houghton E.L., Carpenter P.W., Collicott Steven H., Valentine Daniel T. Aerodynamics for Engineering Students. – Elsevier Ltd, 2013. – 717 p.
3. Alex Townsend. A graduate introduction to numerical methods: From the Viewpoint of Backward Error Analysis. – Springer, New York, Heidelberg, 2013. – 252 p.
4. Jamshid Ghaboussi, Xiping Steven Wu. Numerical Methods in Computational Mechanics.
– CRC Press, 2016. – 313 p.
5. Gierens K., Karcher B., Mannstein H., and Mayer B. Aerodynamic Contrails: Phenomenology and Flow Physics // Journal of theatmospheric sciences. – 2009. – Vol. 66. – P. 217-226.
6. Чернов Н.Н., Палий А.В., Саенко А.В., Маевский А.М. Исследование метода оптимизации формы тела для уменьшения силы аэродинамического сопротивления в потоке газа // Письма в ЖТФ. – 2018. – Т. 44. – Вып. 8. – С. 29-34.
7. Houghton E.L., Carpenter P.W. Aerodynamics for Engineering Students. – Designs and Patents Act, 1988. – 614 p.
8. Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P. Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing. – Cambridge University Press, 2007. – 517 p.
9. Strang G. Introduction to Linear Algebra. Wellesley, MA: Wellesley–Cambridge Press, 2009. – 372 p.
10. Палий А.В. Массоперенос и основное уравнение аэродинамики. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2012. – 192 с.
11. Чернов Н.Н., Палий А.В., Саенко А.В., Бесполудин В.В. Исследование распределения температурного поля от точечного источника тепла в конвективном потоке численными методами // Инженерный вестник Дона. – 2017. – № 3.
12. Чернов Н.Н., Палий А.В., Саенко А.В. Исследование эффективности теплоотводящей поверхности объемного тела свнутренним теплонагруженным источником в аэродинамическом потоке // Инженерный вестник Дона. – 2017. – № 4.
13. Петров К.П. Аэродинамика тел простейших форм. – М.: Изд-во Факториал, 1998. – 432 с.
14. Гарбузов В.М., Ермаков А.Л., Кубланов М.С., Ципенко В.Г. Аэромеханика. – М.: Транспорт, 2000. – 287 с.
15. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. – М.: Дрофа, 2003. – 840 с.
16. Борисов А.В., Кузнецов С.П., Мамаев И.С., Тененев В.А. Описание движения тела эллиптического сечения в вязкой несжимаемой жидкости с помощью модельных уравнений, реконструированных на основе обработки данных // Письма в ЖТФ. – 2016. – Т. 42.
– Вып. 17. – С. 9-19.
17. Vetchanin E.V., Mamaev I.S., Tenenev V.A. The self-propulsion of a body with moving internal masses in a viscous fluid // Regular and Chaotic Dynamics. – 2013. – Vol. 18. – P. 100-117.
18. Аульченко С.М., Каледин В.О., Шпакова Ю.В. Вынужденные колебаний оболочек тел вращения, обтекаемых вязкой жидкостью // Письма в ЖТФ. – 2009. – Т. 35. – Вып. 3.
– C. 33-39.
19. Лутченков Л.С., Лайне В.А. Моделирование и анализ тепловых режимов аппаратуры.
– СПб.: ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 1995. – 355 с.
20. Моисеев В.Ф., Зайков В.П. Влияние режима работы термоэлектрического устройства на его надежность // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.
– 2001. – № 4-5. – C. 30-33.
21. Djeu N. Laser cooling by spontaneous anti-Stokes scattering // Phys. Rev. Lett. – 1981. – Vol. 46. – P. 236-239.
22. Палий А.В., Замков Е.Т., Серба П.В. Определение толщины пограничного слоя при обтекании тела аэродинамическим потоком методом электростатической аналогии // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. – № 1 (126). – C. 192-197.
23. Шабаров В.В. Применение системы ANSYS к решению гидрогазодинамических задач.
– Нижний Новгород, 2006. – 108 с.
24. Палий А.В., Замков Е.Т. Механизм возникновения трения и сопротивления тела в газовом потоке // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. – № 1 (126). – C. 186-191.
25. Палий А.В., Замков Е.Т., Булейко В.Г. Механизм создания сопротивления плоской поверхности в газовом потоке тангенциальной составляющей скорости молекулы газа // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 1 (138). – C. 197-202.

Comments are closed.