Теплоотдача путем конвекции стенок трубы

[Андрей_81 0]

Добрый день, при расчете течения воды в трубе ( D=1  см, l=1 м) для Re=1e6 на kw- sst модели турбулентности в стационаре профиль температуры не показывал охлаждения на стенках и аномалию на выходе. На входе и выходе T=300 K, окружающей среды T=273 K, коэффициент теплоотдачи 10 или 100 Вт/м2 К. На входе расход 7 кг/с, на выходе давление 0, опорное давление 1 атм. 500т ячеек

https://disk.yandex.ru/i/b2oYLX5ZFNWrEg

https://disk.yandex.ru/i/mdzBam1gPALftg

https://disk.yandex.ru/i/IC-LVuIKsNKyFA

 

[an_rushin 128]

разъясните, пожалуйста, при входных данных, т.е. 7 кг/с через диаметр в 1 см вода достигает скорости, равной 75531 м/с. проверьте ваши гу либо подправьте меня.

mflow = rho * V * A

rho = 1.18 kg/m3

A = 0.01^2 * Pi / 4 = 7.85e-5 m2

V = mflow / (rho * A) = 75531 m/s

на ваших картинках скорость где-то около 100 м/с

 

[an_rushin 128]

моя вина, неверная плотность, теперь сходится

[an_rushin 128]

веселая задача :)
при данных скоростях я смог довести у+ до 3.5, дальше не уменьшается, потому что пристеночный слой уже едва ли толще золотого покрытия куполов церквей :) далее, сразу же становится заметным повышение температуры потока. откуда? почему? а вот почему. вы вкачиваете поток с 300К в трубу и отводите тепло в окружающую среду при 273К. при этом вы задаете гу коэф.теплопередачи равный 100 В/м2К. разница в 7°С никак не удовлетворяет равновесию теплопотока. код не видит больше возможности не обрушиться, кроме как искусственно поднять температуру потока. попробуйте проверить физический смысл задачи по следующим формулам:

 

теплопоток = коэф. теплопередачи * поверхность трубы * изменение температуры
теплопоток = массовый расход * теплоемкость воды * изменение температуры

 

думаю, там кроется ответ :)

 

оставлю расчет пока сходиться, если понадобится мой файл, сообщите, я поделюсь

 

[Андрей_81 0]

Задачу пересчитал для длины трубы 10 м, диаметр 10 см, расход 70 кг/с. (Re=1e6).  Коэффициент теплоотдачи посчитал - равен 5, но та же нефизическая картина по температуре. Только для  alpha=13000 (отдача тепла от воды к стенке) пошло убывание температуры по длине и радиусу.