Возбуждение автоколебаний потока в разветвленном канале

• Автор: Душин, Николай Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Основные обозначения
Глава 1. Современное состояние вопроса в области изучения механизмов возбуждения автоколебаний потока в каналах
1.1. Развитие представлений о механизмах колебаний, вызванных потоком и их классификация
1.2. Распространение звука в каналах с потоком
1.3. Генерация автоколебаний в отводах
1.4. Методы получения экспериментальных данных о параметрах и структуре потока в каналах
Глава 2. Экспериментальное оборудование и методика
исследования
2.1. Исследование закономерностей возбуждения автоколебаний потока
2.1.1. Экспериментальная установка
2.1.2. Объект исследования и рабочие участки
2.1.3. Средства измерений и особенности их применения
2.1.4. Методика проведения экспериментов и обработки результатов измерений
2.1.5. Оценка погрешности измерений физических
величин
2.2. Исследование структуры потока
2.2.1. Экспериментальная установка
2.2.2. Методика выполнения визуализации
2.3. Тестовые эксперименты
Г лава 3. Автоколебания потока в канале с заглушенным отводом
3.1. Обтекание отвода неограниченным потоком
3.2. Гидрорезонансные колебания в отводе

3.3. Колебания потока в разветвленном канале с заглушенным отводом
3.3.1. Колебания параметров потока в основном канале
3.3.2. Кинематическая структура потока в области разветвления канала
3.3.3. Влияние геометрии области разветвления на амплитуду пульсаций давления
3.4. Механизм возбуждения автоколебаний потока в разветвленном канале с заглушенным отводом
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Возбуждение автоколебаний потока часто встречается в технических устройствах, работа которых связана с движением жидкости или газа (трубопроводный транспорт, теплообменное оборудование, камеры сгорания, паро-водорегулируюгцая аппаратура и т.д.). В некоторых инженерных приложениях возбуждение автоколебаний потока рассматривается как благоприятное явление, способствующее интенсификации процессов теплообмена, добычи нефти или горения, но в большинстве случаев оно является нежелательным процессом, который приводит к возникновению вибраций, усталостному разрушению конструкций, излучению шума и возрастанию силы сопротивления.
На сегодняшний день выполнено много работ по изучению механизмов возбуждения акустических колебаний потока и возможностям управления ими, но подавляющее большинство исследований посвящено истечению турбулентных струй и обтеканию препятствий разнообразной конфигурации свободными струями. Между тем, задача самовозбуждения автоколебаний потока в каналах с различной геометрией проточной части является не менее важной. Перенос известных механизмов возбуждения автоколебаний для свободных потоков на течение в каналах нужно осуществлять с большой осторожностью, а в случае значительного влияния стенок канала на структуру потока и распространение звуковых волн подобный перенос вообще недопустим. Последнее обстоятельство в совокупности с недостаточным для решения многих практических задач объемом информации указывает на необходимость исследования механизмов генерации автоколебаний потока в каналах. Результаты таких исследований могут быть востребованы, например, при решении задач, связанных с учетом энергоносителей. Известно, что пульсации потока рассматриваются в качестве одной из основных причин дисбаланса при измерении расхода.

информацию об изучаемом течении. Однако такие комплексные исследования достаточно редки ввиду их сложности и высокой трудоемкости.
Остановимся подробнее на некоторых экспериментальных методах.
Визуализация потока, примеры которой представлены на рис. 1.7, дает возможность получить наглядную качественную картину течения, проследить динамику эволюции крупномасштабных вихревых структур, а также выполнить оценку некоторых количественных характеристик потока на различных режимах. Чаще всего визуализация предшествует количественным измерениям.

Рис. 1.7. Примеры изображений, полученных при помощи визуализации течения: а - обтекание сферы [1]; б - обтекание системы из двух ребер, установленных на плоской поверхности [91].
Наибольшее распространение в настоящее время получили следующие методы визуализации:
- дымовая визуализация. При проведении дымовой визуализации течения (рис. 1.7) приходится решать несколько проблем. Для получения качественных картин течения необходимо обеспечить достаточную «плотность» дымового следа. При этом использование «дымящихся