Актуальные проблемы в машиностроении. Том 13. № 1-2. 2026 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты ____________________________________________________________________ 49 Цель исследования: Оценка теплогидравлической эффективности крупномасштабных прямоугольных риблет с оптимальными геометрическими параметрами (при диаметре трубопровода D = 50 мм). Для достижения поставленной цели была поставлена задача по определению оптимальных геометрических параметров прямоугольных риблет, с последующим сравнением их теплогидравлических характеристик с гладкими поверхностями и с поверхностями, имеющими микронеровности высотой 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 мм. Материалы и методы исследования Для оценки теплогидравлической эффективности прямоугольных риблет по сравнению с гладкими поверхностями и поверхностями с эквивалентными песочными микронеровностями, использован метод численного моделирования в программном модуле ANSYS Fluent (платформа ANSYS Workbench 19 R1) [14]. Геометрическая модель трубопровода была построена с учетом трансляционной периодичности (Translational Periodicity), имея стандартный номинальный диаметр D = 50 мм и длину L = 3D. Трансляционно-периодические граничные условия были применены в осевом направлении патрубка с целью моделирования режима полностью развитого турбулентного течения [15]. На рис. 1 представлена модель патрубка (а) построенная с использованием условий трансляционной периодичности и геометрических параметров прямоугольных риблет (б). Характеристикижидкости: В качестве рабочей жидкости принята вода со следующими физическими параметрами: температура: 25°C, постоянный тепловой поток: q = 1000 Вт/м², динамическая вязкость: μ = 0.891·10⁻³ кг/(м·с), теплопроводность: k = 0.607 Вт/(м·К), плотность: ρ = 997 кг/м³, удельная теплоѐмкость: cp = 4180 Дж/(кг·К), число Рейнольдса Re = 5000, кинематическая вязкость: ν = 8.9368×10−7 м²/с. а) б) Рис. 1. 3D-модель патрубка с прямоугольными риблетами: а) модель трубчатой детали, б) геометрические параметры прямоугольных риблет Для точного моделирования сложных характеристик турбулентного потока вблизи поверхности риблет и оценки эффективности снижения гидравлических потерь в данном исследовании была выбрана модель турбулентности Shear Stress Transport (SST) k-ω [16]. Коэффициент трения f рассчитан по среднему касательному напряжению на стенке патрубка w [17]: 2 8 потока f u , (1)
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1