Исследование интенсифицирующей способности теплообменных элементов с пористыми анизотропными структурами для охлаждения компактных энергонасыщенных поверхностей

Целью работы является установление взаимосвязей между структурными характеристиками анизотропных пористых сред и теплопередающими параметрами, а также закономерностей при охлаждении с их помощью компактных энергонасыщенных поверхностей в режиме вынужденного однонаправленного ламинарного течения Ньютоновских теплоносителей. В ходе выполнения работы получены следующие научные результаты: 1. Разработан инструментарий в виде математической модели вынужденной конвекции в анизотропном пористом слое без фазовых переходов в однонаправлено движущемся теплоносителе в ламинарном режиме, основывающийся на феноменологическом гидродинамическом уравнении Дарси-Бринкмана-Форчхеймера и двухтемпературной модели Шуманна. 2. Разработан алгоритм интегрирования уравнений модели в виде начально-краевой задачи для системы дифференциальных уравнений в частных производных смешанного типа на стандартной математической платформе Maple, проведены вычислительные эксперименты и сравнительный анализ с данными других авторов, подтверждающих качественную адекватность математической модели. 3. Проведены натурные испытания на промышленном экспериментальном стенде теплогидравлических исследований ПОЛЯР.1.15-001.000.00 с изотропным и анизотропным пористыми элементами для верификации основных параметров математической модели. 4. Проведен параметрический анализ математической модели для подтверждения гипотезы о существовании оптимального режима теплосъема с компактной энергонасыщенной поверхности для определенной структуры анизотропного пористого теплообменного элемента, режимных гидротермических характеристик и теплофизических параметров без учета термосопротивления контакта пористого теплообменника с охлаждаемой поверхности и рассеивания тепловой энергии во внешнюю среду.