Математическое моделирование гидродинамики и теплообмена при смешанной конвекции гетерогенной жидкости с дисперсными частицами в канале с тепловыделяющим элементом
Методом конечных разностей исследованы гидродинамика, теплообмен и движение частиц дисперсной фазы при смешанной конвекции неоднородной гетерогенной жидкости в канале с тепловыделяющим элементом. Рассматривается случай, когда расстояние между частицами много больше длины свободного пробега, что позволяет пренебречь взаимодействием между частицами. В основе метода, применяемого при численном исследовании, лежит подход, основанный на совместном решении векторного уравнения движения дисперсной частицы, записанного в лагранжевой системе координат, с уравнениями движения сплошной несущей среды, записанными в эйлеровой системе координат. Двухмерная постановка задачи движения несущей вязкой несжимаемой жидкости при смешанной неизотермической конвекции в канале выполнена в приближении Обербека-Буссинеска на основе системы нестационарных уравнений Навье-Стокса, энергии и неразрывности, которая решалась в переменных «вихрь-функция тока -температура» конечно-разностным методом переменных направлений. Выявлена существенная зависимость от ориентации канала относительно вектора силы тяжести, обусловленная в неизотермических условиях действием свободной конвекции, на зависимость интенсивности теплоотдачи на поверхности тепловыделяющего элемента, поля скорости и температуры несущей дисперсионной фазы и характер траекторий движения дисперсных частиц.