On the solution of fluid flow and heat transfer problem in a 2D channel with backward-facing step

Abstract

В работе рассмотрены устойчивые стационарные решения задачи гидродинамики и теплообмена в плоском канале с обратным уступом для экстремально больших чисел Рейнольдса и параметра расширения потока $ER$. Задача решена путем численного интегрирования двумерных уравнений Навье--Стокса в переменных «скорость--давление» и уравнения баланса тепла в диапазоне чисел Рейнольдса $500 \leqslant \mathrm{ Re }\leqslant 3000$ и параметра расширения потока $1.43 \leqslant ER \leqslant 10$ для числа Прандтля $\mathrm{Pr} = 0.71$. Достоверность полученных результатов подтверждена их сравнением с литературными данными. Представлены подробные картины течения и перегрева потока, а также профили продольной компоненты скорости и перегрева в поперечном сечении канала. Проанализировано поведение коэффициентов трения, сопротивления и теплоотдачи (числа Нуссельта) по длине канала в зависимости от параметров задачи.