Расчет теплоотдачи и сопротивления при турбулентном течении в круглой трубе жидкости с различными типами зависимости физических свойств от температуры

Проведены расчеты теплоотдачи и сопротивления при турбулентном течении в круглой трубе жидкостей с различными типами зависимости физических свойств от температуры (вода, воздух и азот, азот при сверхкритическом давлении) в условиях сильной переменности физических свойств при нагревании и охлаждении. Для воды отношение коэффициентов вязкости при температурах стенки и жидкости изменялось в интервале $0{,}45$–$6$; для газов при нагревании вдали от входа в трубу температурный фактор достигал $4{,}5$, а при охлаждении $0{,}2$; для азота при сверхкритическом давлении минимальное отношение плотностей $\rho_{\text{с}}/\rho_{\text{ж}}$ составляло $0{,}1$. Использовались методы расчета коэффициента турбулентного переноса импульса Голдмана, Шлыкова и Ван-Дриста (стенка) [3, 11], а также зависимость, предложенная ранее в работах [7, 8] одного из авторов статьи, которая по совокупности сопоставлений результатов расчета с экспериментальными данными дала наилучшие результаты. Результаты расчета для газов, полученные с использованием этой зависимости, показали сильное влияние температурного фактора на теплоотдачу при нагревании и практически отсутствие этого влияния при охлаждении. Объясняется механизм влияния переменных свойств теплоносителя на возникновение ухудшенного режима теплоотдачи при турбулентном течении в сверхкритической области. Расчеты показали, что использование одномерной модели потока при экспериментальном определении местных значений коэффициента сопротивления трения для жидкости со сверхкритическими параметрами может приводить к серьезным ошибкам.