Интегральная модель свободноконвективного турбулентного пограничного слоя с большими поперечными числами Грасгофа и однородно распределенным удельным тепловым потоком

Предложена интегральная двухзонная модель для описания характеристик турбулентного свободно-конвективного пограничного слоя около вертикальной стенки. Получены уточнённые профили вертикальной скорости и избыточной температуры, учитывающие влияние пристеночной области на течение в основной части пограничного слоя. Предложен корректный способ использования формулы Блазиуса для определения величины турбулентного напряжения трения на стенке. На основе дифференцирования профиля избыточной температуры найдено соотношение, связывающее удельную плотность теплового потока и избыточную температуры стенки. Показано, что в рамках выбранного приближения соотношение, связывающее удельную плотность теплового потока и избыточную температуры стенки, имеет форму, аналогичную формулам Влита-Росса и Саундерса. Получена замкнутая система интегро-дифференциальных уравнений, описывающая течение в свободноконвективном пограничном слое. В рамках выбранного приближения общая система интегро-дифференциальных уравнений была сведена к системе нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка. На основании полученной системы было проведено численное моделирование свободеноконвективного турбулентного пограничного слоя в условиях ряда экспериментов. Сделано сопоставление результатов численного моделирования, в том числе полей вертикальной скорости и избыточной температуры, с экспериментальными данными.

Integral Model of Natural Convection Turbulent Boundary Layers Next to Heated Vertical Surface width a Large Lateral Grasgof Number and Homogeneous Heat Flux

The proposed integrated two-zone model to describe the characteristics of the turbulent free convection boundary layer near a vertical wall. To obtain accurate profiles of vertical velocity and excess temperature, taking into account the effect of wall region of the flow in the main part of the boundary layer. Offered the correct way of using the Blasius formula to determine the value of turbulent shear stress on the wall. On the basis of the differentiation profile of excess temperature the relation connecting the specific heat flux and excess wall temperature. It is shown that in the framework of the chosen approximation ratio linking density of the heat flux and excess wall temperature has a form similar to the formulas Vliet-Ross and Saunders. The obtained closed system of integro-differential equations describing the flow in free convection flow the boundary layer. In the framework of the chosen approximation, the total system of integro-differential equations was reduced to a system of nonlinear ordinary differential equations of the first order. On the basis of the obtained systems was carried out numerical simulation of a natural convection turbulent boundary layer in terms of the number of experiments. Made comparison of results of numerical simulation, including the fields of vertical velocity and excess temperature, with experimental data.