Решение задачи конвективного теплообмена на поверхности внутреннего цилиндра методом гидродинамической теории теплообмена, страница 4

Более высокие температурные градиенты в сечениях у глухого () и выходного () торцов, чем в ядре потока, обусловлены существованием интенсивного радиального стока газов () и осевого обратного потока (). В этих же сечениях наблюдались ранее и более высокие градиенты скоростей по отношению к ядру потока.

На рис.4.39 и 4.40 приведено сопоставление опытных и расчетных данных по распределению температуры u⁺ в пределах пристенного пограничного слоя для двух предельных случаев течения газа у поверхности цилиндра – максимум w_j «прижат» к поверхности () и максимум w_j «свободен» () при Pr=0,71. Из рисунков видно, что учет влияния кривизны повышает точность расчетов, сходимость опытных и расчетных данных. Наиболее удачным следует признать совпадение расчетных и опытных данных при Pr_T=0,75 для случая течения газа, соответствующего большим значениям выходного отверстия камеры (). Для потока с «прижатым» максимумом w_j расчетный профиль несколько менее крутой, чем опытный. Это, вероятно, может быть объяснено более значительным влиянием на теплоотдачу вторичного осевого переноса теплоты аксиальным потоком. Расхождения в значениях безразмерной температуры на внешней границе турбулентного ядра пограничного слоя из-за неучета кривизны составляет: 10% (Pr_T=0,9) для варианта течения когда максимум  w_j «прижат» и 8,0% (Pr_T=0,75), – когда максимум w_j «свободен». Логарифмический закон распределения температуры наблюдается не только в пределах турбулентного ядра динамического пограничного слоя, но и дальше.

Влияние числа Рr_T, когда максимум w_j «прижат» к поверхности цилиндра, на характер изменения u⁺ при Re⁺=3000 и Рr=0,71 проиллюстрировано в табл.4.6. Увеличение Рr_T от 0,5 до 1,0 приводит к повышению значений u⁺ на границе турбулентного ядра пристенного пограничного слоя на 30-35%.

Следует отметить, что распределение температуры в пристенном тепловом пограничном слое может быть в рассмотренном диапазоне изменения Re_jm приближенно аппроксимировано и степенной формулой вида:

                                        (4.115)

Рис. 4.39. Сопоставление опытных данных по u⁺ для потока с «прижатым» максимумом w_j ().

Рис. 4.40. Сопоставление опытных данных по u⁺ для потока со «свободным» максимумом w_j ().

Таблица 4.6 Расчетные значения u⁺в пределах турбулентного ядра динамического пограничного слоя при различных числах Pr_T (Re⁺=3000; Pr=0,71; A_w=7,2;          G_w=-12,6)

y+	PrT
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
80	11,183	12,193	13,129	14,003	14,823	15,547
180	13,851	15,395	16,865	18,272	19,626	20,884
280	15,120	16,918	18,642	20,303	21,910	23,421
380	15,854	17,799	19,669	21,477	23,231	24,889
480	16,298	18,331	20,290	22,187	24,030	25,779
580	16,557	18,641	20,652	22,601	24,496	26,294
680	16,686	18,796	20,833	22,808	24,728	26,553
780	16,719	18,836	20,879	22,860	24,787	26,618
880	16,677	18,785	20,820	22,793	24,711	26,534
980	16,574	18,662	20,676	22,628	24,526	26,329
1080	16,421	18,479	20,462	22,384	24,252	26,023