Влияние степени турбулентности потока на теплоотдачу

Естественная турбулентность потока, которой он обладает до начала взаимодействия со стенками, характеризуется обычно значениями Tu<0,01. Такой уровень внешней турбулентности не оказывает влияния на интенсивность теплоотдачи. Однако некоторые процессы в ДВС приводят к значительному увеличению степени турбулентности (процесс сгорания, газообмен через продувочные окна в 2-х тактных ДВС и др.).

Внешняя турбулентность влияет на характер развития и структуру ПС: повышение числа Tu приводит к более ранней потере устойчивости ламинарного ПС. При безнапорном течении (U ₀ = const) внешние возмущения не оказывают существенного влияния на теплоотдачу и гасятся ламинарным потоком в ПС. При напорном течении (U ₀ =cx^m) оно весьма существенно. В переходной области это влияние также значительно и приводит к интенсификации теплоотдачи. В турбулентном ПС влияние внешней турбулентности на теплоотдачу не обнаружено вплоть до Tu=0,37.

Рис ХХ. Опыт для обтекания цилиндра при ламинарном ПС

Проведенные опыты по оценке влияния внешней турбулентности на теплоотдачу (см. рис. ХХ) показали, что поправку на турбулентность можно ввести в виде множителя к правой части критериального уравнения или к a₀, определенному для степени турбулентности потока в 1%:

(49)

В качестве параметров при определении поправочного коэффициента в КС ДВС могут быть использованы: Tu, Re _d; доля выгоревшего топлива, скорость сгорания, изменение давления и температуры рабочего тела, скорость нарастания давления, скорость распространения фронта пламени и другие параметры, косвенно свидетельствующие об увеличении степени турбулентности заряда.

Например, для натекания осесимметричной струи на пластину Дыбан и Мазур рекомендуют следующую зависимость:

(50)

Зависимость справедлива для Tu ≤ 0,2 и Re = (2…9)×10⁴, подсчитанному по диаметру сопла и скорости истечения газа из него.

Примем Tu = 0,2, Re = 4×10⁴, тогда e_Tu = 1,63, что говорит о значительном влиянии степени турбулентности потока на теплоотдачу.