Теплоотдача радиатора с пространственной решетчатой упорядоченной структурой в условиях свободной конвекции
DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-4-33-43
УДК 536.24
Лопатин А.Л., Габдуллина Р. А., Биктагирова А. Р., Терентьев А. А.
Ключевые слова: интенсификация теплоотдачи, пространственные решетчатые структуры, топологическая оптимизация, системы охлаждения, тепловой поток, аддитивные технологии.
УДК 536.24
Теплоотдача радиатора с пространственной решетчатой упорядоченной структурой в условиях свободной конвекции
Ссылка для цитирования: Лопатин А.А., Габдуллина Р.А., Биктагирова А.Р., Терентьев А.А. Теплоотдача радиатора с пространственной решетчатой упорядоченной структурой в условиях свободной конвекции. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 4. С. 33-43. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-4-33-43
Аннотация
В работе представлены результаты физического и математического моделирования теплоотдачи радиаторов, выполненных на основе пространственных решетчатых конструкций, с помощью лазерного спекания в условиях свободной конвекции. Полученные данные свидетельствуют о том, что в широком диапазоне чисел Ra максимальные значения теплоотдачи соответствуют рабочему участку №2. Вместе с тем, отмечено, что зависимость теплоотдачи от режимного параметра носит сложный нелинейный характер и подтверждается особенностями физических процессов, протекающих в решетчатых конструкциях. Выявлено влияние наличия стесняющего канала на теплоотдачу. Определено, что с ростом высоты поднятия кожуха влияние его на теплоотдачу вырождается. Максимальное значение Nu соответствует высоте h= 5 мм. На основе численного моделирования получена удовлетворительная сходимость расчетов, проведенных по модели k-ω-SST, с данными, полученными в результате экспериментальных исследований. В диапазоне чисел Рэлея, превышающих 85000, в экспериментальных данных, наблюдается незначительный монотонный рост теплоотдачи. При Ra более 100000 наблюдалась незначительная, но устойчивая тенденция расхождения экспериментальных и расчетных данных. При этом полученные данные по росту теплоотдачи в области значительных тепловых нагрузок (более 10 Вт) соответствует физической картине исследуемых явлений. Однако, математическое описание в рамках использованной модели нуждается в доработке с целью учета особенностей теплоотдачи в пространственных решетчатых конструкциях в условиях свободной конвекции.
Аннотация
В работе представлены результаты физического и математического моделирования теплоотдачи радиаторов, выполненных на основе пространственных решетчатых конструкций, с помощью лазерного спекания в условиях свободной конвекции. Полученные данные свидетельствуют о том, что в широком диапазоне чисел Ra максимальные значения теплоотдачи соответствуют рабочему участку №2. Вместе с тем, отмечено, что зависимость теплоотдачи от режимного параметра носит сложный нелинейный характер и подтверждается особенностями физических процессов, протекающих в решетчатых конструкциях. Выявлено влияние наличия стесняющего канала на теплоотдачу. Определено, что с ростом высоты поднятия кожуха влияние его на теплоотдачу вырождается. Максимальное значение Nu соответствует высоте h= 5 мм. На основе численного моделирования получена удовлетворительная сходимость расчетов, проведенных по модели k-ω-SST, с данными, полученными в результате экспериментальных исследований. В диапазоне чисел Рэлея, превышающих 85000, в экспериментальных данных, наблюдается незначительный монотонный рост теплоотдачи. При Ra более 100000 наблюдалась незначительная, но устойчивая тенденция расхождения экспериментальных и расчетных данных. При этом полученные данные по росту теплоотдачи в области значительных тепловых нагрузок (более 10 Вт) соответствует физической картине исследуемых явлений. Однако, математическое описание в рамках использованной модели нуждается в доработке с целью учета особенностей теплоотдачи в пространственных решетчатых конструкциях в условиях свободной конвекции.
Ключевые слова: интенсификация теплоотдачи, пространственные решетчатые структуры, топологическая оптимизация, системы охлаждения, тепловой поток, аддитивные технологии.
English
Русский
