Управление процессами переноса теплоты и импульса за препятствиями в каналах на ламинарном и турбулентном режимах течения

Проект направлен на решение актуальной проблемы теплофизики и энергетики – интенсификации процессов переноса теплоты и импульса в каналах теплообменников и систем охлаждения. Основной целью проекта является разработка и обоснование метода управления гидродинамическими и тепловыми процессами при отрыве потока за препятствиями (интенсификаторами теплоотдачи) в канале в широком диапазоне чисел Рейнольдса, включающем ламинарный, переходный и турбулентный режимы течения. В качестве управляющего воздействия рассматривается формирование зазора между препятствием и стенкой канала. На основе комплексных исследований будут установлены основные закономерности формирования крупномасштабных вихревых структур за препятствиями в каналах при варьировании зазора между препятствием и стенкой канала, взаимодействия этих структур со стенкой канала и последствий этого взаимодействия с позиций интенсификации теплоотдачи. Исследования будут включать физические эксперименты и прямое численное моделирование (DNS), результаты которого дополнят ограниченные данные лабораторных наблюдений. В экспериментах будет использован разработанный при участии авторов проекта полевой метод SIV (Smoke Image Velocimetry), обладающий высоким пространственным и временным разрешением. Численное моделирование будет выполняться на основе решения трехмерных нестационарных уравнений Навье-Стокса для несжимаемой жидкости с помощью пакета ANSYS Fluent с использованием сеточного генератора, разработанного ранее авторами проекта. Будут получены новые научные данные о физике взаимодействия следа за плохообтекаемыми телами с поверхностью и о ламинарно-турбулентном переходе при отрыве потока в каналах, сформированы принципы управления процессами переноса теплоты и импульса за препятствием в канале изменением зазора между препятствием и стенкой канала.