Специалисты Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва совершили значительный прорыв в области проектирования теплообменных систем. Их инновационная универсальная модель расчета теплообменников пластинчато-ребристого типа открывает новые горизонты для авиации, космонавтики, электроники и других высокотехнологичных отраслей промышленности. Результаты этого перспективного исследования получили признание в авторитетном издании Case Studies in Thermal Engineering.
В мире современных технологий теплообменные устройства поражают своим многообразием. Они отличаются не только внешними формами, но и сложной геометрией внутренних поверхностей. Особую роль в создании эффективных компактных теплообменников играют ребристые поверхности, значительно усиливающие теплопередачу.
В ходе разработки инновационного компактного теплообменника-регенератора для малоразмерной газотурбинной установки исследовательская группа университета столкнулась с серьезным вызовом. Существующие расчетные модели не обеспечивали необходимой точности при описании процессов теплообмена и движения газовых потоков.
Современный рынок предлагает множество вариаций пластинчато-ребристых теплообменников с различной геометрией ребер: от классических плоских до инновационных перфорированных и волнообразных конструкций. Ранее для каждого типа геометрии создавались отдельные корреляционные модели, что затрудняло сравнительный анализ и комплексную оценку эффективности.
«Наша команда провела масштабное исследование влияния геометрических параметров ребер и режимов течения на эффективность теплообмена. На основе полученных данных мы создали инновационную расчетную модель, включающую функцию учета параметров трения и теплопередачи», – делится достижениями Дмитрий Угланов, ведущий специалист кафедры теплотехники и тепловых двигателей.
Разработанная учеными модель представляет собой комплексное решение для расчета коэффициента теплопередачи j и коэффициента трения f. Она учитывает количество передаваемой теплоты в единицу времени между телами разной температуры, а также соотношение сил трения и прижимных сил при скольжении. Уникальность модели заключается в интеграции комбинированных геометрических переменных для различных конфигураций ребер, что существенно упрощает проектирование и анализ энергетических характеристик теплообменников.
Перспективы применения новой модели впечатляют: она станет основой для оптимизации конструкций теплообменного оборудования в криогенных энергетических установках и системах охлаждения летательных и космических аппаратов. Это открытие значительно продвигает российскую науку в области теплотехники и способствует развитию отечественной аэрокосмической отрасли.
Источник: scientificrussia.ru