Abstract
Formulation of the problem. The problem of finding of air-droplet flow parameters along the curved surfaces is considered. The methodology and software has been developed, which allows to model the multiphase flows. A model of interpenetrating media based on solving the Navier − Stokes equations and taking into account the interaction of the carrier gas and liquid drops was used to describe the external air-droplet flow, as well as the processes of moisture sedimentation on the streamlined surface. Numerical simulation of the fluid distribution process, taking into account phase transitions, along the streamlined surface was performed using the method of surface control volumes, based on the equations of continuity, conservation of momentum and energy. The method of determining convective heat transfer based on solving the Navier − Stokes equations and the Spalart − Allmaras turbulence model with correction for a rough wall was used and compared with the known results obtained in the two-dimensional approximation using integral relations. The results of studies are presented on the example of the problem of aerodynamic surfaces icing in a stream containing supercooled water droplets. The distributions of the flow parameters along the streamlined surface, as well as the basic quantities included in the equations of mass and heat balances are given. Conclusions. The developed method gives a good qualitative and quantitative agreement of the results with the known, obtained using semi-empirical one-dimensional relationships, and, at the same time, can be used to solve problems in a three-dimensional formulation. The results of the work can be used to solve a wide range of applied tasks, for example, when modeling water-air cooling processes of thin switch tongues that undergo hardening heat treatment using high-frequency heating, hardening heat treatment, spraying melts on metal surfaces, the process of pipe aluminizing.
Highlights
Происходящие в двухфазном потоке и на обтекаемой поверхности физические процессы могут оказывать существенное влияние на структуру течения, аэродинамические характеристики обтекаемого тела, свойства воздушно-капельной среды
A model of interpenetrating media based on solving the Navier − Stokes equations
along the streamlined surface was performed using the method of surface control volumes
Summary
Визначено необхідність знаходження параметрів повітряно-крапельного потоку уздовж обтічної криволінійної поверхні за допомогою розробки програмно-методичного забезпечення, яке дозволяє моделювати процеси обтікання тіл багатофазними потоками. Для опису зовнішнього повітряно-крапельного потоку, а також процесів випадання вологи на обтічну поверхню використано модель взаємопроникних середовищ, яка базується на розв’язанні рівнянь Нав'є − Стокса і враховує взаємодію несного газу і крапель рідини. Наведено розподіл параметрів потоку уздовж обтічної поверхні, а також основних величин, що входять у рівняння масових і теплових балансів. Результати роботи можуть бути використані для розв’язання широкого кола прикладних задач, наприклад, для моделювання процесів водо-повітряного охолодження тонких вістрякових рейок, термічної обробки, напилення розплавів на поверхні металовиробів, алітування труб. Ключові слова: математичне моделювання; повітряно-крапельний потік; осадження вологи на обтічну поверхню; обмерзання криволінійних поверхонь; наростання криги; водно-повітряне охолодження; рейкові деталі; вістряки стрілочних переводів. (Tech.), Ass. Prof., YUSHKEVICH О.P. 2, Cand.
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
