Actual Problems in Machine Building. Vol. 13. N 1-2. 2026 Technological Equipment, Machining Attachments and Instruments ____________________________________________________________________ 50 где: ρ плотность жидкости [кг/м³]; uпотока средняя скорость потока [м/с]. Для оценки теплогидравлической эффективности риблет использовано соотношение [18]: . . 1/3 w. . w. . / , / рибл глад рибл глад Q Q (2) где: Q ‒ тепловой поток; w касательное напряжение на стенке. Q/Q0 При > 1 поверхность с риблетами демонстрирует положительную эффективность; < 1 поверхность с риблетами неэффективна (затраты энергии на преодоление возросшего сопротивления трения превышают выгоду от улучшения теплообмена). Результаты и обсуждение На рис. 2 показано отношение коэффициента трения каждой из исследованных поверхностей трубы к коэффициенту трения абсолютно гладкой поверхности f0 (по теории Блазиуса): Рис. 2. Зависимость относительной величины коэффициента трения (f/f0) от типов поверхности патрубков 1–гладкая поверхность, 2-5 – шероховатость поверхности высотой 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 мм, соответственно, 6 – поверхность с риблетами высотой h = 1 мм Анализ рис. 2 показывает, что для гладкой поверхности отношение fглад./f0 приблизительно равно 1 (отклонение от теоретического решения Блазиуса составляет всего 1,1%). Это свидетельствует о высокой точности расчетной модели и еѐ достоверности для сравнительного анализа остальных случаев. В диапазоне высот 0,2–0,5 мм микронеровность вызывает резкий рост гидравлических потерь, так как хаотичные выступы разрушают вязкий пограничный слой и увеличивают сопротивление трению. В противовес этому, прямоугольные риблеты высотой h=1 мм, несмотря на большие геометрические размеры, демонстрируют обратный эффект. Благодаря способности утолщать вязкий подслой и упорядочивать турбулентные вихри, они снижают отношение коэффициента трения до 0,974. Это обеспечивает итоговое снижение гидравлического сопротивления на 2,6% по сравнению с абсолютно гладкой поверхностью. На рис. 3 представлено распределение температуры на поверхности трубы с риблетами (а), наглядно продемонстрирован механизм конвективного теплообмена риблет, а
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1