Исследование турбулентных течений в каналах со вставками и в зазоре между вращающимися цилиндрами при малых числах Рейнольдса

• Автор: Якимова, Оксана Анатольевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОКЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ ПОСРЕДСТВОМ
ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА НАГРЕВАТЕЛЬНОМ ЭЛЕМЕНТЕ В ЦЕНТРЕ ТРУБЫ
Пос IЛНОНКА ЗАДАЧИ
Математическая модель
Численном реализация
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ГЛАВА 3. ВЕТВЛЕНИЕ ТЕЧЕНИЙ В КАНАЛАХ СО ВСТАВКАМИ
Постановка задачи
Математическая модель
Численном реализация
РЕЗУЛЬТАТЫ ДЛЯ ЛАМИНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ
РЕЗУЛЬТАТЫ ДЛЯ «СРЕДНЕТУРБУЛЕНТНОГО» ТЕЧЕНИЯ
Результаты для турбулентного течения
ГЛАВА 4. ТЕЧЕНИЕ В УЗКОМ ЗАЗОРЕ МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ЦИЛИНДРАМИ
Постановка задачи
Математическая модель
Численная реализация
Результаты расчетов при одномерной постановке задачи
Результаты расчетов при двумерной постановке задачи
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Введение

В работе исследуются различные типы течений при помощи одной из наиболее распространенных и широко используемых к-г моделей турбулентности - модели Лаундера-Шармы для малых чисел Рейнольдса.
В первой главе проводится анализ литературных источников с точки зрения современного состояния проблем в решении задач, вынесенных в заголовок работы.
Во второй главе численно исследуется возможность определения расхода жидкости в трубе по измерению температуры в выбранных точках потока. Возможный способ измерения расхода в трубе состоит в том, чтобы поместить внутрь потока нагревательный элемент с постоянной и одинаковой мощностью во всем объеме нагревательного элемента, и, когда температурное поле установится, измерить температуру в одной или нескольких точках. Проведя подобный эксперимент для разных значений расходов, построить для выбранных точек зависимость температуры от расхода. Если в каких-то из выбранных точек эта зависимость допускает построение обратной зависимости, то по результатам экспериментов можно построить модельную зависимость расхода от температуры для некоторого диапазона значений расходов. Далее показано, что наиболее представительной является зависимость температуры от расхода на тыльной стороне нагревательного элемента, так как в этой точке происходит наибольший нагрев, и, следовательно, если по построенной зависимости определять расход по температуре, которая измерена с некоторой погрешностью, ошибка в определении расхода будет наименьшей по сравнению с другими точками.
В данном исследовании не рассматривался вопрос о наилучшей конструкции и положении нагревательного элемента. При заданной геометрии рассматривалась лишь идея о возможности определения расхода
Введение
путем измерения температуры в точках потока или на нагревательном элементе.
В третьей главе исследовались возможные режимы течения в канале со вставкой. В результате было установлено, что уравнения движения вязкой жидкости допускают решения, соответствующие ламинарному течению, турбулентному течению, а также течению, при котором за вставкой существует обособленная турбулентная область, в то время как основной поток остается ламинарным. Последний режим для краткости в дальнейшем будет назван «среднетурбулентным».
В четвертой главе с помощью этой же модели исследуется течение в зазоре между неподвижным и вращающимся цилиндрами. Целью исследования является получить значение тепловыделения за счет вязкой диссипации при вращении внутреннего цилиндра со скоростью 3000 об/мин и 6000 об/мин, а также исследовать течение в зазоре при различных угловых частотах вращения.
Гл. 3. Ветвление течений в каналах со вставками

Глава 3. Ветвление течений в каналах со вставками Постановка задачи
Рассмотрим течение жидкости с плотностью р = 868,2 кг/м3 и вязкостью (1 = 8,94 10 Па с на участке круглой трубы длиной Ь = 2 м, радиус трубы Л = 0,05 м. На расстоянии 1^= 0,2 м от начала участка расположена цилиндрическая вставка длиной /^= 0,025 м и радиусом Л] =0,025 м (см. Рис. 7). Будем рассматривать течения при числах Рейнольдса 800, 900, 1200, 1500 и 1700. Число Рейнольдса определим как
Яе = , где и;п - средняя скорость набегающего потока.

Чтобы получить ламинарный режим течения, зададим в качестве граничного условия на входе установившийся одномерный ламинарный профиль скорости (профиль Пуазейля). В качестве начального условия используем во всей области тот же одномерный ламинарный профиль.
Рис. 7. Круглая труба с цилиндрической вставкой
Для получения «среднетурбулентного» режима течения в качестве условия на входе и в качестве начального условия во всей области возьмем тот же ламинарный профиль, что и в первом случае, но. кроме этого, внутри