Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследований воздушных потоков в шахте на электроподогреваемым однорядным пучком оребренных труб

Abstract

В работе экспериментально и теоретически изучены особенности свободно-конвективного движения воздуха в вытяжной шахте над однорядным пучком оребренных труб. Экспериментально определены зависимости температуры боковой стенки шахты от высоты над поверхностью нагрева. Полученные зависимости аппроксимируются прямой линией в численном моделировании на основе уравнений термогравитационной конвекции, учитывающих среднюю по сечению ненулевую скорость течения воздуха в шахте. Экспериментально исследовано влияние застилающего материала (бумажный и алюминиевый листы) дна шахты на характер движения воздуха. Показано, что существенных отличий от свободного прохода воздуха через пучок оребренных труб не наблюдается, так как процесс во всех случаях протекает для чисел Рэлея, значительно превосходящих критическое значение. Это свойство используется для упрощения граничного условия в теоретической постановке задачи. На основе численного моделирования продемонстрировано, что стационарное состояние системы существует лишь для чисел Рэлея Ra < 40 000. При превышении данного значения реализуются квазипериодические незатухающие колебания температуры и скорости в прямоугольной шахте. Показано, что с ростом числа Пекле происходит стабилизация данных колебаний