Методика определения коэффициента конвективной теплоотдачи к СПГ на основе метода конечных элементов
DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-74-79
УДК 004.942
Иванов Л. В., Баранов А. Ю., Иконникова А. Ю., Баранов М. В.
Ключевые слова: конвективная теплоотдача, криогеника, хранение СПГ, CFD, Ansys Fluent.
УДК 004.942
Методика определения коэффициента конвективной теплоотдачи к СПГ на основе метода конечных элементов
Ссылка для цитирования: Иванов Л.В., Баранов А.Ю., Иконникова А.Ю., Баранов М.В. Методика определения коэффициента конвективной теплоотдачи к СПГ на основе метода конечных элементов // Вестник Международной академии холода. 2023. № 3. С. 74-79. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-74-79
Аннотация
В статье описан способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи на основе табличных данных, полученных при моделировании естественной конвекции методом конечным элементов. Существующие методы расчета коэффициентов конвективной теплоотдачи пригодны только для описания процессов теплопередачи в недогретой жидкости и перегретом паре. При хранении криогенных жидкостей флюид находится в насыщенном состоянии. Точные значения коэффициентов конвективнойтеплоотдачи для криогенных жидкостей при различных давлениях и значениях теплового напора могут быть рассчитаны при помощи существующих программных продуктов. Но, численное моделирование в специализированных САПР-комплексах (ANSYS, COMSOL и др.) этодолгий процесс, связанный с использованием значительных вычислительных мощностей, что ограничивает его использование для моделирования нестационарных процессов в крупных физических объектах. В работе предложен метод определениязначений коэффициентов конвективной теплоотдачи с пользованием метода конечных элементов. Численное моделирование процесса конвекции выполнено с использованиеммодели VolumeofFuid(VoF) и приближения Бусинеска. При выборе модели турбулентности учитывалось влияние теплового напора на режим движения жидкости. С использованием предложенной методики составлена таблица коэффициентов конвективной теплоотдачи жидкого метана для диапазона рабочих давлений от 0,1 МПа до 2 МПа и различных значениях теплового напора. Использование подобныхтаблиц позволит значительно упростить моделирование процессов конвективного переноса теплоты в криогенных систем.
Аннотация
В статье описан способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи на основе табличных данных, полученных при моделировании естественной конвекции методом конечным элементов. Существующие методы расчета коэффициентов конвективной теплоотдачи пригодны только для описания процессов теплопередачи в недогретой жидкости и перегретом паре. При хранении криогенных жидкостей флюид находится в насыщенном состоянии. Точные значения коэффициентов конвективнойтеплоотдачи для криогенных жидкостей при различных давлениях и значениях теплового напора могут быть рассчитаны при помощи существующих программных продуктов. Но, численное моделирование в специализированных САПР-комплексах (ANSYS, COMSOL и др.) этодолгий процесс, связанный с использованием значительных вычислительных мощностей, что ограничивает его использование для моделирования нестационарных процессов в крупных физических объектах. В работе предложен метод определениязначений коэффициентов конвективной теплоотдачи с пользованием метода конечных элементов. Численное моделирование процесса конвекции выполнено с использованиеммодели VolumeofFuid(VoF) и приближения Бусинеска. При выборе модели турбулентности учитывалось влияние теплового напора на режим движения жидкости. С использованием предложенной методики составлена таблица коэффициентов конвективной теплоотдачи жидкого метана для диапазона рабочих давлений от 0,1 МПа до 2 МПа и различных значениях теплового напора. Использование подобныхтаблиц позволит значительно упростить моделирование процессов конвективного переноса теплоты в криогенных систем.
Ключевые слова: конвективная теплоотдача, криогеника, хранение СПГ, CFD, Ansys Fluent.
English
Русский
