Гидродинамика и теплообмен при пульсирующем турбулентном течении газа в обогреваемой трубе

Исследовано влияние зависимости физических свойств от температуры, а также пульсаций расхода на теплоотдачу и сопротивление при турбулентном течении газа в трубе. Система уравнений движения, неразрывности и энергии, записанных в приближении узкого канала, численно решалась методом конечных разностей. Использована модель турбулентности, учитывающая влияние переменности свойств и нестационарности течения на турбулентный перенос. В частном случае стационарного течения нагреваемого газа результаты расчета хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Установлено, что теплоотдача более существенно зависит от степени нагрева, чем сопротивление трения. Для пульсирующего течения оценена часть гидравлического сопротивления, затрачиваемого на изменение продольной скорости вдоль трубы и обусловленного термическим ускорением газа. Показано, что основные особенности пульсирующего течения, исследованные ранее для жидкости с постоянными свойствами и для капельной жидкости с переменной вязкостью, сохраняются и для нагреваемого газа. Для газа и капельной жидкости проведен сравнительный анализ влияния на средние по периоду число Нуссельта и коэффициент сопротивления трения различных режимных параметров – чисел Рейнольдса, Стокса, Прандтля, степени нагрева, а также вида теплового условия на стенке.