Приведено решение уравнения энергии для развитого нестационарного ламинарного течения жидкости в плоском канале с постоянной плотностью теплового потока на стенке. Полагалось, что средняя по сечению скорость меняется во времени по гармоническому закону. Решение проведено методом конечных разностей. Продольная скорость, входящая в уравнение энергии, была вычислена ранее из решения уравнения движения. Расчеты выполнены для амплитуд колебаний средней по сечению скорости А=0,1 ... 5 в широком диапазоне безразмерных гидродинамической и тепловой частот колебаний: от квазистационарного до высокочастотного режима. В квазистационарном режиме в каждый момент времени средняя массовая температура жидкости и число Нуссельта соответствуют зависимостям для стационарного течения от числа Рейнольдса, изменяющегося в течение периода колебаний. В высокочастотном режиме на распределениях по длине канала температуры стенки и средней массовой температуры жидкости имеются узловые точки, в которых колебания отсутствуют. Расстояние между узловыми точками обратно пропорционально квадрату безразмерной тепловой частоты колебаний. Колебания тепловых величин, в отличие от колебаний гидродинамических величин, не являются гармоническими, что особенно заметно в квазистационарном режиме. Такие колебания можно охарактеризовать лишь некоторыми амплитудами и фазами, например, в точках максимума и минимума. Осредненные по периоду колебаний значения тепловых величин могут отличаться от их значений при стационарном течении. Вычислены изменения по длине амплитуд и фаз средней массовой температуры жидкости, температуры стенки и числа Нуссельта. Рассмотрен случай, когда началу обогрева предшествует адиабатический участок, что влияет на результаты расчета при амплитудах колебаний А > 1. Среднее по периоду колебаний число Нуссельта может значительно превышать его значение для стационарного течения, что наблюдалось в некоторых экспериментах. Положение максимума числа Нуссельта близко к входу в обогреваемый участок. Проведено сравнение результатов расчетов, проведенных для двух граничных условий: первого и второго родов. В первом случае увеличение числа Нуссельта более значительно, а его максимальное значение расположено непосредственно на входе в обогреваемый участок.
展开▼
