Математична модель потоку рідини в теплообміннику Contherm – скребкова поверхня

Представлено просту математичну модель потоку рідини в теплообміннику загального типу зі скребковою поверхнею, в якому зазори між лопатями та стінками пристрою є вузькими, так що опис потоку на основі теорії змащення є дійсним.Зокрема, аналізується сталий ізотермічний потік ньютонівської рідини навколо періодичного ряду поворотних скребкових лопатей у каналі з однією нерухомою та однією рухомою стінками, коли існує прикладений градієнт тиску в напрямку, перпендикулярному до руху стінки.Потік є тривимірним, але природним чином розпадається на двовимірний «поперечний» потік, який ведеться граничним рухом, і «поздовжній» потік, який ведеться під тиском.Виведено перші деталі структури поперечного потоку і, зокрема, розраховано положення рівноваги лопатей.Показано, що бажаний контакт між лопатями та рухомою стінкою буде досягнутий за умови, що лопаті повертаються досить близько до своїх кінців.Коли бажаний контакт досягається, модель передбачає, що сили та крутні моменти на лопатях є сингулярними, і тому модель узагальнюється, щоб включити три додаткові фізичні ефекти, а саме неньютонівську поведінку, ковзання на жорстких границях і кавітацію в областях дуже низького тиску, кожна з яких, як показано, дозволяє вирішити ці сингулярності.Нарешті обговорюється природа поздовжнього потоку.