Генезис открытия аномальной интенсификации отрывных течений и теплообмена в наклонных канавках на пластине и стенке канала и локального ускорения пристеночного потока над входом в канавки. От лунок к наклонным канавкам

Автор: Сергей Александрович Исаев

Организация: Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург

Рис. 1. Поле поверхностного статического давления, осредненного по удвоенному скоростному напору, на стабилизированном участке турбулентного (Re=104) течения в узком канале с однорядными наклонными канавками глубиной 0.3 (высоты канала) с нанесенной картиной растекания.  

При исследовании обтекания асимметричных лунок на поверхностях открыто явление аномальной интенсификации отрывных течений и теплообмена в наклонных канавках на пластинах и стенках каналов [1]. Такие канавки, которые образуются из двух половинок сферических лунок, соединенных траншейной вставкой, были запатентованы. Ультравысокие скорости возвратного и вторичного течений, доходящие, а подчас и превосходящие максимальную скорость в плоскопараллельном канале, обуславливаются экстраординарными перепадами давления между зонами торможения струйного входящего в лунку потока на наветренной кромке и разрежения в месте генерации смерчеобразного вихря на входном сферическом сегменте (Рис.1). Численно и экспериментально установлено формирование в ее входной части торнадоподобного вихря, резко понижающего статическое давление. Возникает перепад давления между зоной торможения входящего в канавку струйного потока и области разрежения в ядре торнадо.  Внутри канавок образуются области аномально высоких поверхностных градиентов течения и теплообмена, в которых многократно (до 6 – 9 раз) увеличиваются абсолютные величины относительного трения и тепловых потоков по сравнению с параметрами на плоской стенке.

Исследования выполнены при финансовой поддержке РНФ (гранты 22-19-00056 (тестирование) и 23-19-00083 (расчеты)).

1.Исаев С.А. Генезис аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в наклонных канавках на структурированных поверхностях // Механика жидкости и газа. 2022. Т.57. №5. С.13-24.