Сравнение численного и экспериментального моделирования теплообмена в монолитных алюминиевых профилях

Сравнение численного и экспериментального моделирования теплообмена в монолитных алюминиевых профилях

Сурнин А.Д. (ИжГТУ, Ижевск, Россия)
Чернова А.А. (ИжГТУ, Ижевск, Россия)

Аннотация

В работе приведены результаты численно-экспериментального исследования процессов сопряжённого теплообмена в монолитных алюминиевых профилях, применяемых в конструкции маслоохладителей. Цель исследования – выполнить валидацию моделей вычислительной гидродинамики (CFD-моделей) по данным лабораторных испытаний, а также провести кроссплатформенное сопоставление результатов, полученных с помощью открытого программного пакета для вычислительной гидродинамики OpenFOAM v10 и модуля ANSYS CFX 2023 R1, при согласованной физико-математической постановке. В численной части реализованы трёхмерные CFD-модели профилей с учётом теплопроводности алюминиевого тела и конвекции на внешней поверхности. Использована модель турбулентности SST и стационарная постановка задачи сопряжённого теплообмена. В экспериментальной части испытан полноразмерный маслоохладитель при скорости воздушного потока 6 м/с, температуре воздуха 20 °C и температуре воды 80 °C. Получены зависимости перепада температуры теплоносителя от геометрических параметров профиля. Наибольшую эффективность показал тонкостенный профиль 45тн, наименьшую – толстостенный 45тл. Кроссплатформенная верификация показала согласованность результатов между платформами, а валидация по эксперименту подтвердила адекватность выбранных физических моделей и численных схем для оценки интегральных характеристик теплообмена. При этом оценена точность моделирования: для OpenFOAM среднее расхождение составило 4 %, а для ANSYS CFX 6 %. Полученные результаты могут быть использованы при оптимизации геометрии алюминиевых профилей и проектировании компактных теплообменных аппаратов.

Ключевые слова

сопряжённый теплообмен; CFD-моделирование; алюминиевые профили; маслоохладитель; пакет OpenFOAM; программный модуль ANSYS CFX; экспериментальная верификация.

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 38, вып. 3, часть 4, 2026, стр. 191-206.

ISSN 2220-6426 (Online), ISSN 2079-8156 (Print).

DOI: 10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-55

Для цитирования

Сурнин А.Д., Чернова А.А. Сравнение численного и экспериментального моделирования теплообмена в монолитных алюминиевых профилях. Труды Института системного программирования РАН, том 38, вып. 3, часть 4, 2026, стр. 191-206. DOI: 10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-55.

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома