С помощью методов численного моделирования исследованы тепло- и гидравлические параметры аппаратов воздушного охлаждения масла (АВОМ) при изменении геометрии проточной части для снижения аэродинамического сопротивления воздушного тракта АВОМ и повышения эффективности охлаждения масла. Для этого на основе методов численного моделирования конвективного теплообмена разработана и апробирована методика расчетов, применимая к широкому классу теплообменных аппаратов, в том числе состоящих из секций оребренных плоских труб, полученных методом экструзии с последующей обработкой методом деформирующего резания. Отличительной особенностью методики является представление оребренной части теплопередающей поверхности в виде пористых вставок. Разработанная методика позволяет уменьшить требования к оборудованию для численного моделирования и снизить время расчетов. Результаты численного моделирования хорошо согласуются с результатами эксперимента; их анализ показывает, что тепловая мощность маслоохладителя вследствие выявленных конструктивных недостатков воздушного тракта АВОМ на 19 % меньше проектного значения. На основе численных исследований выработан ряд рекомендаций по дальнейшему совершенствованию компоновочных решений для аппарата воздушного охлаждения масла с целью повышения его тепловой эффективности и аэродинамического совершенства. В частности, предложено установить новые лопатки вентиляторов для повышения их производительности; изменить конструкцию выходного воздушного клапана (жалюзи), исключив перегородку, частично затеняющую проходное сечение нижнего вентилятора; изменить форму нижнего коллектора маслоохладителя с целью обеспечения равномерного профиля скорости на входе в охлаждающие секции. Перспективным техническим решением, приводящим к увеличению общей производительности маслоохладителя, может быть последовательная схема подключения теплообменных секций. Эффективность всех предложенных технических решений может быть оценена с помощью методов численного моделирования, без создания дорогостоящей пилотной установки.
Гуреев М. В., Хабибуллин И. И., Скрыпник А. Н., Маршалова Г. С., Попов И. А., Кадыров Р. Г., Гуреев В. М., Чорный А. Д., Жукова Ю. В. Определение рациональных компоновочных решений для аппарата воздушного охлаждения масла систем смазки компрессорных установок с использованием методов физического и численного моделирования. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2020;65(2):215-223.
https://doi.org/10.29235/1561-8358-2020-65-2-215-223
1. Попов, И.А. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена: интенсификация теплообмена / И.А. Попов, Х.М. Махянов, В.М. Гуреев; под общ. ред. Ю.Ф. Гортышова. – Казань: Центр инновац. технологий, 2009. – 560 с.
2. Перспективные методы интенсификации теплообмена для теплоэнергетического оборудования / И. А. Попов [и др.] // Энергетика Татарстана. – 2011. – № 1. – С. 25–29.
3. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик оребренных плоских труб аппарата воздушного охлаждения масла / С.В. Тиунов [и др.] // Вестн. Казан. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева. – 2019. – Т. 75, №3. – С. 10–15.
4. Скрыпник, А.Н. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик оребренных плоских труб аппарата воздушного охлаждения масла / А. Н. Скрыпник // Труды XXIV Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения». – Казань: изд-во ИП А. Р. Сагиева. – 2019. – Т. 2. – С. 277–281.
5. Экспериментальное исследование характеристик оребренных плоских труб / Г.С. Маршалова [и др.] // Будущее машиностроения России: тр. 12-й Всерос. конф. молодых ученых и специалистов с междунар. участием. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. – С. 532–536.
6. Якубович, А. И. К вопросу расчета поверхности охлаждения многорядных радиаторов тракторов «Беларус» / А. И. Якубович, В.Е. Тарасенко // Вестн. ГГТУ им. П.О. Сухого. – 2010. – № 2. – С. 49–58.
7. Маршалова, Г.С. Использование методов численного моделирования для расчета радиатора охлаждения транспортных средств / Г.С. Маршалова, Т.А. Баранова, А.Д. Чорный // Труды XXIV Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения». – Казань: изд-во ИП А. Р. Сагиева. – 2019. – Т. 2. – С. 252–256.
8. Хабибуллин, И.И. Интенсификация тепломассообмена в аппаратах воздушного охлаждения / И.И. Хабибуллин, Р.М. Низамутдинов, Р.Г. Кадыров // Вестн. Казан. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева. – 2018. – Т. 74, №4. – С. 55–60.
9. Аппараты воздушного охлаждения масла для компрессорных установок. Повышение эффективности / Р. Г. Кадыров [и др.] // Компрессорная техника и пневматика. – 2019. – №1. – С. 35–42.
10. Численное моделирование процессов теплообмена в аппарате воздушного охлаждения масла / И. И. Хабибуллин [и др.] // Газовая пром-сть. – 2019. – №2. – С. 84–90.
11. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик оребренных плоских труб аппарата воздушного охлаждения масла / С.В. Тиунов [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. – 2020. – Т. 63, №2. – С. 138–151. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-2-138-150
12. Menter, F.R. Zonal two equation k-w turbulence models for aerodynamic flows / F. R. Menter // 23rd Fluid Dynamics, Plasmadynamics, and Lasers Conference, 1993. – №2906. – P. 1–21. https://doi.org/10.2514/6.1993-2906.
