Оценка теплового состояния металла в условиях наличия и отсутствия радиальных перетокой теплоты

Abstract

В работе проведено исследование по оценке теплового состояния металла в условиях наличия и отсутствия радиальных перетоков теплоты. Исследования проводились на основании численного моделирования в версии программно-вычислительного комплекса FloEFD, основанного на решении уравнений газодинамики и теплообмена. Решаемая система уравнений состояла из уравнения Навье-Стокса, уравнений энергии и неразрывности и была дополнена k-ε моделью турбулентности. Были разработаны две численные модели: в 1 – в металл была добавлена низкотеплопроводная вставка определенного размера; во 2 – исследовался металл без вставок. Исследования показали, что при расчете теплового состояния металла плотность теплового потока на поверхности исследуемой вставки стремится к нулю, а температура металла после вставки заметно ниже, чем для случая с ее отсутствием. На расстоянии более пяти диаметров, температура на поверхности металла для двух вариантов исследования уже совпадает. Данное исследование подтверждает утверждение о том, что нагрев металла происходит не только за счет конвекции, но и за счет перетоков теплоты внутри металла.

This paper a study was carried out to assess the thermal state of the metal in the presence and absence of radial heat flows. The studies were carried out on the basis of numerical simulation in the version of the software-computing complex FloEFD, based on the solution of the equations of gas dynamics and heat transfer. The system of equations to be solved consisted of the Navier-Stokes equation, the energy and continuity equations, and was supplemented by the k-ε model of turbulence. Two numerical models were developed: in 1 - a low-heat-conducting insert of a certain size was added to the metal; in 2 - metal without inserts was investigated. Studies have shown that when calculating the thermal state of the metal, the heat flux density on the surface of the insert under study tends to zero, and the temperature of the metal after the insert is noticeably lower than for the case without it. At a distance of more than five diameters, the temperature on the metal surface for the two research options already coincides. This study confirms the statement that metal heating occurs not only due to convection, but also due to heat flows inside the metal.