Цели и задачи проекта

• Исследовать механизмы переключения метастабильных состояний в одиночных сферических и конических лунках;
• Исследовать возможности управления (стабилизации) режимов обтекания лунок;
• Определить оптимальные с точки зрения тепло-гидравлических характеристик конфигурации лунок, нанесенных на стенку в плоскопараллельном канале

Процесс исследования

Проблема взаимодействия потоков вязкой несжимаемой жидкости с рельефами различной формы была и остается важной задачей современной механики. Известно, что луночные углубления являются хорошими интесификаторами теплообмена, не вызывающими, при этом существенного роста гидравлического сопротивления. На практике это свойство применяется при разработке новых энергоэффективных теплообменных устройств макро- и микро-масштабов. В последнем случае речь в основном идет об системах охлаждения в микроэлектронике. Кроме того, в ряде исследований показано, что нанесение луночных углублений на гладкие поверхности (например, на мяч для гольфа, профиль NACA или части автомобиля) позволяет локально снизить значение коэффициента сопротивления. В НИИ механики МГУ проводятся комплексные расчетно-экспериментальные исследования, направленные на изучение особенностей течения внутри каналов с нанесенными луночными рельефами. Применение подобного комплексного подхода позволяет получать более точные гидравлические характеристики облуненных поверхностей, воспроизводить переключательные режимы обтекания и исследовать возможности управления этими режимами. В рамках проведенных исследований было получено, что с помощью малого пассивного элемента управления – лопатки, установленной на дне сферической или конической лунки можно добиться стабилизации переключательных режимов обтекания и исследовать свойства каждого из этих режимов. Особое место при исследовании лунок занимают так называемые овально-траншейные лунки (ОТЛ), представляющие собой цилиндрический желоб со сферическими скруглениями на концах. Проведенные экспериментальные исследования обтекания ОТЛ позволили идентифицировать зоны с высоким градиентом коэффициента давления Cp в отрывной области возвратного течения – они локализованы в окрестности линии сопряжения сферической головной части каверны и цилиндрической вставки. Тем самым частично подтвержден известный в литературе теоретический вывод о том, что причина аномальной интенсификации турбулентного отрывного течения и теплообмена в наклоненной ОТЛ на стенке плоскопараллельного канала заключается в экстремально большом перепаде статического давления между близко расположенными зонами торможения втекающего в лунку внешнего потока и разрежения в месте генерации спиралевидного вихря. Продолжение этих исследований позволит выработать рекомендации по созданию новых энергоэффективных теплообменных устройств.