Теплоотдача (часть 4) |
Экономичность |
Такое динамическое изменение процессов течения и теплоотдачи может быть причиной резкого изменения скорости уменьшения числа Нуссельта. Описанное поведение наблюдалось в обоих случаях как при горении, так и без горения, хотя в случае горения, как показано на рис. 5.14, число Нуссельта больше. Следует напомнить, что при горении сжатие газов сильнее и у стенки пламя гасится, и поэтому начальный тепловой пограничный слой может быть тоньше соответствующего слоя, образующегося при отсутствии горения. Это может служить объяснением увеличения числа Нуссельта; кроме того и течения в этих двух случаях могут несколько отличаться друг от друга. Приведенный пример иллюстрирует динамику поведения теплового пограничного слоя в псевдоустановившемся состоянии. В двигателе процессы сжатия и расширения происходят весьма быстро, что может быть причиной недопустимости предположения о постоянстве теплового потока qчерез пограничный слой. В пограничных слоях температура может иметь локальные минимумы и максимумы, так что поток тепла в стенку может не совпадать по фазе с полной разностью температуры стенки и основной массы газов. При некоторых углах поворота коленчатого вала во время сжатия свежего заряда топливной смеси, температура которого первоначально ниже температуры стенки, поток тепла меняет направление на противоположное, пока температура основной массы не превысит температуру стенки. И при расширении горячих продуктов сгорания поток тепла будет уменьшаться быстрее, чем разность температур. Этот эффект сжимаемости будет менее заметен, если он вообще будет проявляться, в случае хорошей теплопроводности. Поскольку свойства, характеризующие теплопроводность, существенно зависят от особенностей течения, изменение турбулентности и основного потока, например изменение вихревого течения, будет сильно влиять на интенсивность потока тепла к стенкам, и она также будет различной в разных местах стенки. Экспериментальная оценка интенсивности потока теплоты в двигателе, приводимом в движение от другого двигателя, была осуществлена Хассаном [91 ], Дао и др. [92], Дентом и Сулиаманом [93], Аннандом и Пинфолдом [94] и другими исследователями. Основной вывод всех этих исследований состоит в том, что для описания влияния потока газов на поток тепла можно использовать корреляционное соотношение между числами Нуссельта и Рейнольдса для псевдоустановившегося состояния, установленное для пограничного слоя при обтекании плоских пластин. |