XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

Орел В.І., к.т.н., Гаврилів М.Є. ЗАЛЕЖНІСТЬ ДОВЖИНИ ЗОНИ ВПЛИВУ МІСЦЕВОГО ГІДРАВЛІЧНОГО ОПОРУ ВІД КРИТЕРІЮ РЕЙНОЛЬДСА ПРИ РАПТОВОМУ РОЗШИРЕННІ ПОТОКУ

Орел В.І., к.т.н., Гаврилів М.Є.

Національний університет «Львівська політехніка»

ЗАЛЕЖНІСТЬ ДОВЖИНИ ЗОНИ ВПЛИВУ МІСЦЕВОГО ГІДРАВЛІЧНОГО ОПОРУ ВІД КРИТЕРІЮ РЕЙНОЛЬДСА ПРИ РАПТОВОМУ РОЗШИРЕННІ ПОТОКУ

У дифузорних каналах рух рідини відбувається з додатнім градієнтом тиску. Поодиноким випадком дифузору каналів є раптове розширення труби з кутом розкриття 180. В цьому випадку відбувається відрив потоку при виході його з труби малого діаметра в трубу великого діаметра.

Знання довжини зони впливу місцевого гідравлічного опору дозволяє безпомилково знайти місця встановлення приладів для вимірювання тиску. У цій зоні перед місцевим опором і за ним течія не відповідає розвиненій [1]. Перед опором вона має відносно малу довжину (1...2 калібри) і не розглядається в даній роботі.

Довжина ділянки повторного приєднання струменя xR при раптовому розширенні потоку при зміні критерію Рейнольдса Red від 20 до 250 збільшується, досягаючи максимуму при [2, с.13]:

xR/d = 12,5·(D/d - 1) ,                        (1)

де xR/d - відносна довжина ділянки повторного приєднання струменя; D/d - ступінь розширення трубопроводу від діаметра d до діаметра D.

Далі, при Red > 250, довжина цієї області зменшується і практично не залежить від Red в діапазоні (0,1...100)∙104 [2, с.13], складаючи при цьому:

xR/d = (4,0 ± 1,0)·(D/d - 1) .             (2)

Формула (2) дає змогу визначити хR . Проте, згідно з літературними даними, при збільшенні відношення площ каналу, який раптово розширюється, було виявлено зростання довжини ділянки хR [3].

Метою даної статті є порівняння формул для обчислення відносної довжини ділянки повторного приєднання струменя  залежно від критерію Рейнольдса.

У роботі [4] за даними табл.1 було одержано залежність:

xR/d = 937,25·Red-0,5 .                 (3)

При цьому обмежимося значеннями D/d ≤ 2,1, оскільки тенденція до несиметричного приєднання струменя тим більша, чим більший ступінь D/d [5].

Вимірювання швидкостей необхідно виконувати в основному за допомогою лазерного доплерівського анемометра (ЛДА) [6, с.17], проте у міру можливості ці результати треба перевірити за допомогою інших методів [6, с.17]. Використання відмінних від ЛДА методів може дати помилки у вимірюванні зворотних потоків [7]. Як бачимо з табл. 1, більшість досліджень було проведено за допомогою ЛДА.

Таблиця 1

Використані раптові розширення труб

Діаметр труб,

мм

Cту-пінь D∕d Дов-жина хR,

мм

Від-носна довжи-на

хR∕d

Критерій Рей-нольдса

Red

Середо-вище Метод вимірю-вання Дже-рело
d D
70,0 100,0 1,429 131,96 1,885 28∙104 повітря ЛДА,

метод водяних крапель

[8]
50,8 95,2 1,874 177,80 3,500 8,215∙104* повітря ЛДА [9]
50,8 96,0 1,890 180,80 3,559 8,6∙104 кімнатне повітря ЛДА [10]
50,0 100,0 2,000 205,00 4,100 6∙104 повітря двотруб-часта насадка [11]
- - 2,100 - 4,830 3∙104 - ЛДА [12]

* 3,59∙104 - за висотою уступу

 

По аналогії з роботою [13] одержимо:

xR/d = -3,079·lg(Red) + 18,696 .           (4)

У табл. 2 наведено порівняння xR/d, отриманих експериментально та за формулами (3) та (4).

Таблиця 2

Порівняння отриманих значень відносної довжини xR/d

Ступінь

D∕d

Відносна довжина xR/d, отримана Відносна похибка, %,

при використанні формули

експериментально за формулою
(3) (4) (3) (4)
1,429 1,885 1,771 1,924 +6,05 -2,07
1,874 3,500 4,947 3,564 -41,34 -1,83
1,890 3,559 3,270 3,503 +8,12 1,57
2,000 4,100 3,826 3,984 +6,68 2,83
2,100 4,830 5,411 4,911 -12,03 -1,68

Як видно з табл. 2, більш точні результати дає формула (4).

Література:

1. Петров А.С. О неоднородности зоны влияния местного сопротивления / А.С. Петров // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 1988. - Т.210. - С.64-69.

2. Назарчук М.М. Ограниченные струи / М.М. Назарчук, В.Н. Панченко. - Киев: Наук. думка, 1981. - 212 с.

3. Кюн Д.М. Влияние положительного градиента давления на характеристики присоединяющегося течения несжимаемой жидкости над уступом / Д.М. Кюн // Ракетная техника и космонавтика. - 1980. - Т.18, №4. - С.268-269.

4. Орел В.І. Залежність довжини ділянки повторного приєднання струменя від числа Рейнольдса при раптовому розширенні потоку / В.І. Орел // Прогресивні напрямки розвитку машино-приладобудівних галузей і транспорту: Матеріали міжнар. наук.-техн. конф. студ., асп. та молодих вчених. - Севастополь, 14-17 травня 2007 г. - С.211-213.

5. Земаник. Местный теплообмен за участком резкого расширения круглого канала / Земаник, Дугалл // Теплопередача: Тр. Амер. об-ва инж.-мех. - 1970. -№1. - С.54-62.

6. Итон Дж.К. Обзор исследований дозвуковых турбулентных присоединяющихся течений / Дж.К. Итон, Дж.П. Джонстон // Ракетная техника и космонавтика. - 1981. - Т.19, №10. - С.7-19.

7. Турбулентные струйные течения в каналах / В.Е. Алемасов, Г.А. Глебов, А.П. Козлов, А.Н. Щёлков. - Казань: Казанский филиал АН СССР, 1988. - 172 с.

8. Мун. Распределение скорости в канале круглого сечения с внезапным расширением / Мун, Рудингер // Теор. основы инж. расчетов: Тр. Амер. об-ва инж.-мех. - 1977. - №1. - С.326-332.

9. Стивенсон. Лазерные измерения скорости в рециркуляционных течениях с высоким уровнем турбулентности / Стивенсон, Томпсон, Крэйг // Теор. основы инж. расчетов: Тр. Амер. об-ва инж.-мех. -1984.-Т.106, №2.-С. 146-153.

10. Крэйг Р.Р. Метод получения неискаженных данных в сильно турбулентных потоках с помощью лазерного доплеровского анемометра / Р.Р. Крэйг, А.С. Неяд, Е.И. Хан, К.Г. Шварцкопф // Аэрокосмическая техника. - 1987. - №9. - С.84-90.

11. Будунов Н.Ф. Закрученное течение в круглой трубе переменного сечения при наличии отрыва / Н.Ф. Будунов, В.М. Шахин // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. - 1971. - №13, вып.3. - С.6-13.

12. Freeman A.R. Laser anemometer measurements in the recirculating region downstream of a sudden pipe expansion / A.R. Freeman // The accuracy of flow measurements by laser Doppler methods: Proc. LDA-Symposium, Copenhagen, 1975. - P.704-709.

13. Везирян Р.Е. Исследование закономерности стабилизации профиля скорости потока после местных гидравлических сопротивлений / Р.Е. Везирян, Ю.А. Захаров, Б.Г. Пинаева // Гидравлические и гидродинамические исследования арматуры: Сб. науч. пр. - Л.: ЦКБА, 1981. - С.65-73.

 


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>