канд. техн. наук, заведующий лабораторией
ул. Академическая, 15, корп. 2, 220072
Ph. D. (Engineering), Head of Laboratory
15, Akademicheskaya Str., building 2, 220072
Экспериментально изучен теплообмен в ламинарном потоке в зазоре между вращающимся и неподвижным коаксиальными цилиндрами. Эксперимент показал, что подвод внешнего тепла, а также разогрев установки за счет диссипации практически не влияют на распределение избыточного давления в щелевом зазоре. Полученный результат указывает на автомодельный режим изменения температуры в движущейся воздушной среде. В ходе экспериментов на графиках зависимости температуры от времени при переменной скорости вращения внутреннего цилиндра были обнаружены угловые точки, при переходе через которые наблюдается аномальное изменение температуры. При увеличении скорости вращения внутреннего цилиндра возникают аномалии лямбдатипа. При замедлении, наоборот, происходит V-образный разворот. Наличие угловых точек, где первая производная температуры по времени терпит разрыв первого рода, указывает на существование скачкообразных переходов в закономерностях теплообмена при переходе скорости вращения внутреннего цилиндра через некоторое критическое значение. По замерам при увеличении и уменьшении скорости вращения переход наступал примерно в диапазоне одних и тех же угловых скоростей 545–650 с–1. Числа Рейнольдса и Тейлора, соответствующие указанным скоростям вращения, соответственно равны Re = 245–293 и Ta = 22–26, что намного меньше критического числа Рейнольдса Reкр = 3960 перехода ламинарного течения в турбулентное и критического числа Такр = 41,3 потери устойчивости с возникновением вихрей Тейлора. Возникновение разрывов объясняется изменением кинетики межмолекулярных взаимодействий в связи с переходом от молекулярного к фононному механизму переноса.
Heat transfer in a laminar flow in a gap between rotating and motionless coaxial cylinders has been studied experimentally. The experiment showed that supply of external heat and heating-up of the setup due to dissipation do not practically influence the distribution of excess pressure in a slot gap. The result obtained points to a self-similar mode of temperature variation in a moving air medium. In the course of the experiments, angular points, on passing which the anomalous variation of temperature occurs, were found on the graphs of temperature dependence on time with a variable rotation speed of the inner cylinder. The lambda-type anomalies originate as the rotation speed of the inner cylinder increases. On the contrary, as the speed decreases, a V-shaped turn takes place. The presence of angular points, where the first time derivative of temperature undergoes the first-kind discontinuity, indicates the existence of jumpwise transitions in the laws that govern heat transfer when the rotation speed of the inner cylinder passes through a critical value. According to measurements, as the rotation speed increases or decreases the transition takes place approximately in the range of the same angular speeds 545– 650 s–1. The Reynolds and Taylor numbers that correspond to the indicated rotation speeds are Re = 245–293 and Ta = 22–26, which is much lower than the critical Reynolds number Recr = 3960 for the laminar-to-turbulent flow transition and the critical Taylor number Tacr = 41.3 for the stability loss with origination of Taylor vortices. The appearance of discontinuities is explained by the change in the kinetics of intermolecular interactions caused by a transition from a molecular to phonon mechanism of transfer.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.