Численное моделирование пульсирующего турбулентного течения газа в трубе

• Автор: Кулик, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Исследования гидродинамики и теплообмена при
ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ТЕЧЕНИИ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ
1.1.1. Результаты экспериментальных исследований влияния пульсаций на гидродинамические характеристики
1.1.2. Расчётные исследования гидродинамики
1.1.3. Экспериментальные исследования теплообмена при течении несжимаемой жидкости
1.1.4. Расчётные исследования теплообмена
1.2. Исследование гидродинамики и теплообмена при ПУЛЬСИРУЮЩЕМ течении в условиях проявления сжимаемости
1.2.1. Экспериментальные исследования
1.2.1.1. Частотные характеристики и передаточные функции
1.2.1.2. Теплоотдача
1.2.2. Расчетные исследования
1.2.2.1. Колебания капельной жидкости и газа при ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ
1.2.2.2. Турбулентное течение
1.3. Выводы
2.0БЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2.1. Система основных уравнений
2.2. Уравнения для осредненной составляющей скорости (переход к одномерному ПРИБЛИЖЕНИЮ)
3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ ГАЗА В ТРУБЕ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ОДНОМЕРНЫХ УРАВНЕНИЙ
3.1. Постановка задачи
3.3.МЕТОД ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ
3.4.0птимальные параметры разностной СХЕМЫ
3.5. Коэффициент затухания при пульсирующем турбулентном
ТЕЧЕНИИ ГАЗА в КАНАЛЕ
3.5.1. Расчетно-теоретические исследования коэффициента затухания

3.5.2.Результаты численного расчёта коэффициента ЗАТУХАНИЯ
3.5.3.Анализ результатов
3.6.Результаты расчёта передаточных функций
3.6.1. Анализ результатов
4.ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ ГАЗА В ТРУБЕ
4.1. Постановка задачи
4.2. Численная схема совместного решения основных и одномерных уравнений остановка
4.3. Алгоритм расчёта
4.4.Результаты расчёта
4.5.Анализ результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ

? - время
х - продольная координата г - текущий радиус у - расстояние от стенки г0, с1 - радиус, диаметр трубы <5 - толщина стенки / - длина трубы Я = г/г0 - радиус трубы Т - температура р - давление
и, V- аксиальная, радиальная составляющие скорости 2 г°
У 1 ги^г - средняя по сечению скорость г0 О
й = г|риЯ.?!!! - средняя массовая скорость р - плотность
р, V- динамический и кинематический коэффициенты вязкости X - теплопровдность ср - удельная теплоемкость ЭИ'
Ту - р—-+тт - суммарное касательное направление

Замыкание системы уравнений (2.1) - (2.3) проводится на основании уравнений для турбулентных напряжения и потока тепла, которые будут рассмотрены в 4 главе.
2.2. Уравнения для осредненной составляющей скорости (переход к одномерному приближению).
В случае несжимаемой жидкости входящий в уравнение движения
градиент давления ^ обычно находится из условия постоянства расхода
по длине. Однако, как уже отмечалось, несжимаемой жидкость можно полагать только для относительно коротких труб. В случае, когда проявляется сжимаемость, градиент давления необходимо находить из решения одномерных, осреднённых по сечению уравнений. Кроме того, решение одномерных уравнений позволит определить динамические характеристики исследуемого течения и выявить степень влияния на них конвективных членов. Поэтому упростим в соответствии с одномерной моделью уравнения (2.1) - (2.3).
Во всех приведенных выше уравнениях гидромеханики присутствуют две составляющие скорости, каждая из которых зависит как от времени, так и от двух координат х и г, т.е. эти уравнения описывают двумерное нестационарное движение жидкости. Для проточной части с изменяемым проходным сечением, а также для начальных участков трактов с постоянным сечением возможна существенная неодномерность течения. Для трактов же постоянного сечения большой протяженности, течение можно рассматривать как одномерное.
Для оценки влияния процессов, которыми приходится пренебрегать при переходе к одномерному движению, введем осредненную скорость в уравнениях движения и неразрывности: