Труды 4-й РНКТ (2006). Том 3. Свободная конвекция. Тепломассообмен при химических превращениях

Бердников В.С., Гришков В.А.
Ламинарно-турбулентный переход в свободноконвективном пограничном слое и теплоотдача вертикальных стенок

Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск, Россия

Аннотация

Экспериментально исследована эволюция локальных характеристик свободноконвективного пограничного слоя по продольной координате, их корреляция с пространственной формой вторичных течений у нагретых до разных температур стенок плоского вертикального слоя жидкости (этиловый спирт). Горячая стенка прозрачная, что позволяет вести видеосъемку течения в двух плоскостях. В областях ламинарного, переходного и турбулентного пограничного слоя проведены измерения локальных полей скорости и температуры, локальных тепловых потоков.

Заключение

Процессы перехода (механизмы перехода) ламинарного термогравитационного течения в турбулентное сложнее по сравнению с изотермическим вынужденным течением. По этим же причинам оно труднее поддается экспериментальным исследованиям. Но есть также и преимущества. Во-первых, это возможность организовать течение с очень низким уровнем “турбулентности набегающего потока”. Во-вторых, процессы перехода к турбулентному течению, по-видимому, для всех типов течений имеют постепенный стадийный характер, который в термогравитационных течениях имеет наиболее выраженный характер. На примере этих течений можно более подробно изучать особенности постепенного усложнения структуры течения на отдельных стадиях его перехода в турбулентное. Совместная обработка видеофильмов и сигналов с термопар позволяет определить количественную связь между гидродинамической структурой, характеристиками вторичных течений и закономерностями локальной теплоотдачи. Локальная теплоотдача монотонно уменьшается в ламинарной области и области развитых двумерных вторичных течений вплоть до момента их полного разрушения. Затем происходит рост &alfa; в области так называемого теплового перехода. Рисунки 2, 5 дают наглядную картину так называемого запаздывания теплового перехода относительно гидродинамического. Сравнение данных по теплоотдаче для медной стенки и для стеклянной показывает, что значения границ и ширина области теплового перехода в обоих случаях очень близки.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты 02-01-00808а, 05-01-00813а) и интеграционных проектов СО РАН № 155-2003, № 84-2006.

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Бердников В.С., Гапонов В.А. Смешанная конвекция в режимах дифференциального вращения кристалла и тигля в методе Чохральского