Численное моделирование процессов теплообмена и гидродинамики при уменьшении расхода жидкости во времени

Проведены расчеты теплообмена и гидродинамики для гидродинамически стабилизированного турбулентного течения жидкости с постоянными свойствами при монотонном уменьшении расхода во времени с постоянным коэффициентом замедления. Турбулентный перенос определялся на основании разработанной модели для турбулентных напряжений и тепловых потоков, учитывающей влияние нестационарности. Расчеты проведены для начальных чисел Рейнольдса $10^5$–$10^6$, отношений к ним конечного числа Рейнольдса $0$–$0.9$, чисел Прандтля $0.7$–$7$, коэффициентов замедления $3\times10^7$–$3\times10^9$ и различных типов тепловых граничных условий на стенке. Показано, что отношения числа Нуссельта и коэффициента сопротивления трения к их квазистационарным значениям имеют максимум при определенном характерном безразмерном времени. Проанализировано влияние режимных параметров на характерные области турбулентности – квазистационарную, замороженную турбулентность, а также на особенности теплоотдачи и сопротивления в этих (и промежуточной) областях. Показано, что при расчете по квазистационарной модели турбулентности указанные максимумы теплоотдачи существенно уменьшаются, а зависимость относительного сопротивления трения от времени принимает прямо противоположный характер.