ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 3 2025 100 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Рис. 12. Контуры турбулентной кинетической энергии (TKE) в середине плоскости y для Re = 6753, Q = 954 Вт/м2, A = 0,1, f = 1 Гц при расположении генератора пульсаций перед тестовым участком (upstream) Fig. 12. Turbulent kinetic energy (TKE) contour plots in the mid y-plane for Re = 6,753, heat input Q = 954 W/m², pulsation amplitude A = 0.1, pulsation frequency f = 1 Hz at upstream pulsation в условиях пульсирующего потока, является формирование развитых вихревых структур и слоев сдвига. Заключение В рамках настоящей работы было проведено комплексное исследование интенсификации теплообмена (ТО) в круглой трубе с шероховатой поверхностью при турбулентном режиме течения, сочетающее в себе экспериментальный и численный анализ. Особое внимание уделялось изучению влияния шероховатости поверхности, частоты пульсаций (f), числа Рейнольдса (Re), подводимого теплового потока (Q) и амплитуды (A) на теплообменные характеристики. В качестве основных параметров, характеризующих эффективность теплообмена, рассматривались профили скорости и давления, распределение температуры, турбулентная кинетическая энергия (TKE), завихренность, турбулентная вязкость, коэффициент теплоотдачи поверхности (h) и число Нуссельта (Nu). На основании полученных результатов были сформулированы следующие основные выводы. 1. Влияние турбулентной кинетической энергии (TKE) на интенсификацию теплообмена: а) формирование и поддержание турбулентности, определяющее эффективность пульсирующей теплопередачи, напрямую связано с турбулентной кинетической энергией (TKE); б) увеличение TKE приводит к более интенсивному взаимодействию потока жидкости со стенкой, что способствует улучшению конвективного теплообмена, особенно при расположении генератора пульсаций после тестового участка (downstream), как было показано в данном исследовании; в) полученные результаты согласуются с данными, представленными в других работах [2–4], даже несмотря на то что влияние шероховатости в них не учитывалось [60]. 2. Влияние пульсирующего потока: а) применение пульсаций как перед тестовым участком (upstream), так и после него (downstream) оказывает существенное влияние на характеристики турбулентного потока, при этом конфигурация с расположением генератора пульсаций после тестового участка (downstream) демонстрирует более выраженный эффект; б) для диапазона чисел Рейнольдса 6753 ≤ ≤ Re ≤ 31 000 расположение генератора пульсаций после тестового участка приводит к увеличению интенсивности теплообмена на 20–22 %, в то время как при расположении генератора перед тестовым участком увеличение составляет 16–19 %; в) интенсивность импульса, определяемая параметрами f и A, влияет на глубину проникновения турбулентных структур. Оптимальное сочетание значений f и A, обеспечивающее максимальную интенсификацию теплообмена, требует дополнительного изучения с использованием методов оптимизации, что является перспективным направлением дальнейших исследований.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1