Метод профилирования сопел и исследование их гидродинамических характеристик

• Автор: Шустрова, Марина Леонидовна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Перечень основных условных обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
1.1 Метрологические характеристики средств измерения расхода газа. Методы их оценки
1.2 Измерение малых расходов
1.3 Измерение расхода газа в промышленных условиях
1.4 Метод критического перепада
1.5 Эволюция кинематических характеристик при переменном во времени расходе
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. ПРОФИЛИРОВАНИЕ СОПЛА
2.1 Задача профилирования сопла
2.2 Форма сопла с минимальной поверхностью
2.3 Сопло, обеспечивающее минимальную работу сил трения
2.4 Сопло с минимальный коэффициентом трения
2.5 Выводы
3. ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВНУТРЕННЕЙ ЗАДАЧИ
3.1 Коэффициент расхода сопла при ламинарном течении
3.2 Законы трения при турбулентном течении газа
3.3 Стационарное турбулентное течение в конфузорах
3.4 Турбулентное течение газа соплах при наличии начального участка
3.5 Нестационарное турбулентное течение в соплах
3.6 Выводы

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ, ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ И МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1 Экспериментальные системы
4.1.1 Описание эталонной установки измерения расхода газа
4.1.2 Схема экспериментальной установки ЭУ-
4.2 Опытные участки
4.3 Методика проведения экспериментальных исследований
4.3.1 Методика проведения эксперимента на эталонной установке
4.3.2 Методика проведения эксперимента на ЭУ-
4.4 Методика обработки экспериментальной информации
4.4.1 Обработка экспериментальной информации на эталоне расхода газа
4.4.2 Обработка экспериментальной информации с ЭУ-
4.5 Метрологическое обеспечение эксперимента
4.6 Выводы
5 Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. СОПОСТАВЛЕНИЕ С ДАННЫМИ АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЛИТЕРАТУРНЫМИ ДАННЫМИ
5.1 Результаты эксперимента на эталонной установке расхода газа
5.2 Результаты эксперимента на ЭУ-
5.3 Обобщение и совместный анализ с данными других авторов
5.4 Выводы
6 Заключение
7 Список литературы
8 ПРИЛОЖЕНИЯ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
а - коэффициент расхода сужающего устройства, равный отношению действительного расхода среды к его теоретическому значению 5-толщина пограничного слоя 5*-толщина вытеснения 5**-толщина потери импульса '/. - параметр продольного градиента давления

Ч7 -относительный коэффициент трения VP

// — vp; - динамическая вязкость среды р - плотность среды
с, - относительная толщина пограничного слоя, равна отношению 5/у С, - коэффициент гидравлического сопротивления т - время заполнения ГСС, с; t'w0 - параметр трения
Cf коэффициент трения
сю- коэффициент трения при стандартных условиях d-диаметр канала,м g-ускорение свободного падения, м/с2 k-показатель адиабаты, для воздуха к=1.
m-модуль сужающего устройства, равный квадрату отношения выходного диаметра к входному
m-коэффициент уравнения расхода газа т =
- масса газа, измеренная эталонным весоизмерительным устройством, кг; qm-значение массового секундного расхода, кг/с qv-значение массового секундного расхода, м3/с
r-радиус канала
— — г -радиус канала, приведенный ко входному радиусу канала: г(х)

Эволюцию коэффициента х в сечениях конфузора иллюстрирует рис. 1.6 [32]. В сечениях конфузора значение х существенно меньше 0,4, что автор связывает с ламинаризацией пограничного слоя. При этом коэффициент х изменяется как по длине проточной части, так и в течение периода вынужденных пульсаций параметров потока.
Рис. 1.6 Изменение во времени коэффициента эг в сечениях конфузора[32]
Математическим экспериментом в данной области также посвящены работы многих ученых [1-3,31,32,3,38,56,80-83,90-91,101,103,104,108,1 13,115]
Использование впоследствии в данной работе метода Кутатуладзе-Леонтьева[40] обусловлено его применимостью как для стационарных, так и для нестационарных процессов, а также универсальностью для вида течения: меняя вид закона трения, можно применять расчетные уравнения как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения сжимаемой среды.
Расчет кинематических и интегральных характеристик течения молено произвести при совместном решении уравнений движения и неразрывности для нестационарного осесимметричного течения вязкой жидкости[41], с учетом зависимостей для расчета интегральных характеристик. [41].
Ускорение потока газа в сужающихся каналах происходит под действием большого отрицательного градиента давления [32], однако, наличие пульсационных составляющих потока приводит возникновению моментных положительных градиентов давления. При этом относительный коэффициент трения является функцией параметра нестационарности, включающего в себя сумму параметра продольного градиента давления и параметра нестационарности. В [88] указывается, что непосредственное влияние продольного отрицательного градиента давления на величину относительного коэффициента трения может достигать 50%, а относительный коэффициент трения в ускоренных потоках в 1,5 раза выше, чем в случае безградиентных течений. Влияние сжимаемости в диапазоне чисел Маха 0<М<1 лежит в пределах 10%, но в сторону уменьшения коэффициента трения. Ускорение потока