Турбулентный отрыв потока в условиях гидродинамической нестационарности

• Автор: Сухоруков, Олег Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 107 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Основные обозначения
Глава 1. Гидродинамически нестационарные течения, их
основные характеристики и определения
1.1. Основные определения
1.2. Характеристики гидродинамически нестационарных течений.,
1.3. Нестационарные течения, обусловленные периодическим изменением расхода
1.4. Характеристики турбулентного отрывного течения в условиях гидродинамической нестационарности
1.5. Задачи исследования
Глава 2. Экспериментальное оборудование, методы и средства
исследования
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Однониточный термоанемометр
2.2.1. Работа термоанемометра в режиме постоянной температуры
2.2.2. Градуировка термоанемометра с нагретой нитью
2.3. Датчик для измерения мгновенного вектора
поверхностного трения
2.3.1. Градуировка датчика трения
2.4. Сбор и обработка данных
2.4.1. Измерительный комплекс
2.4.2. Квантование и регистрация сигналов
2.4.3. Подготовка данных
2.4.4. Анализ и оценка экспериментальных данных
2.4.4.1. Обнаружение промахов
2.4.4.2. Среднеквадратичное отклонение и оценка доверительного интервала среднего

2.4.4.3. Проверка гипотезы нормальности распределения
2.4.4.4. Проверка стационарности
2.4.4.5. Среднее значение нестационарного процесса
2.4.4.6. Метод условно-выборочного осреднения
2.4.4.7. Спектральный анализ
2.4.4.8. Корреляционный анализ
Глава 3. Характеристики поверхностного трения в развитом
турбулентном пограничном слое в условиях гидродинамической нестационарности
3.1. Методика проведения эксперимента
3.2. Осредненные и пульсационные характеристики поверхностного трения
Глава 4. Характеристики отрывного течения за обращенным назад уступом в условиях гидродинамической нестационарности
4.1. Объект исследования и методика проведения эксперимента
4.2. Осредненные и пульсационные характеристики поверхностного трения
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В технике можно часто встретить пульсирующие течения. Например, такие течения имеют место в двигателях внутреннего сгорания. При обтекании винта вертолета, лопаток турбины, выступов, уступов, плохообтекаемых тел различной формы пульсации потока сопровождаются его отрывом. Отрыв потока имеет важное значение в различных инженерных приложениях. С одной стороны, отрыв потока является нежелательным явлением, так как приводит к нежелательным последствиям: уменьшению подъемной силы несущей поверхности, ухудшению управляемости, повышению уровня шума и вибраций конструкции, потерям энергии в трактах энергоносителей. В этом случае стремятся обеспечить безотрывное течение. С другой стороны, отрыв может быть полезен. С помощью отрыва потока можно стабилизировать процессы в камере сгорания, интенсифицировать процессы смешения и теплообмена, обеспечить необходимый уровень теплоотдачи. Это далеко не полный перечень неблагоприятных и благоприятных факторов, вызванных отрывом потока.
По вышеуказанным причинам к отрывным течениям уже давно проявляется значительный интерес, подтверждением чему являются многочисленные опытные [1, 2, 15, 19, 24, 26, 30, 76, 78, 80 и др.] и расчетные [3, 12, 38, 39, 61, 62, 64, 65 и др.] данные. При экспериментальном исследовании пульсирующих течений обычно измеряют профили продольной компоненты скорости [34], усредненные характеристики турбулентности [13] и теплообмена [14]. Известно, что наложенные пульсации скорости оказывают влияние не только на потенциальное ядро потока, но также и на пограничный слой. В последние годы предпринимаются попытки управления параметрами отрывных течений периодическим воздействием пульсирующих течений [100]. Несмотря на значительные успехи, в этой области остается много неясного и неизученного. К настоящему времени сравнительно мало изучено влияние турбулизации потока и наложенных периодических пульсаций скорости потока на характеристики турбулентных отрывных

небольшого изменения температуры компенсировалось включением в одну из диагоналей моста термокомпенсатора 12 (рис. 2.4), работающего в режиме термометра сопротивления. Кроме того, устанавливался перегрев нити термоанемометра (здесь под перегревом будем понимать отношение сопротивлений нагретого ШТН) и холодного ЩТг) чувствительного элемента, где Тн, Тг - температура нагретой нити и среды (газа) соответственно).
2.2,2. Градуировка термоанемометра с нагретой нитью
Градуировкой датчика устанавливается соответствие между скоростью потока и напряжением выходного сигнала термоанемометра. Имеющиеся закономерности теплообмена тонкой нити со средой достаточно хорошо изучены. На их основе получаем универсальные градуировочные зависимости, которые связывают реакцию термоанемометра со скоростью потока, учитывающие отвод тепла путем теплопроводности и вынужденной конвекции. Естественной конвекцией, излучением и другими малыми термоэлектрическими эффектами в большинстве случаев пренебрегают [7]. Однако по ряду причин [57] универсальные зависимости рекомендуют для приближенных оценок влияния вышеназванных факторов на характер теплообмена нити и потока, но они практически никогда не используются для расчета реакции нити датчика на скорость потока. Поэтому в данной работе выполнялась прямая градуировка.
Градуировка проводилась на градуировочной установке, схема которой представлена на рис. 2.4. Установка состоит из входного устройства 1, рабочего участка 2 круглого поперечного сечения, в котором устанавливается сужающееся устройство (СУ) 5, и вентилятор 4 с регулятором скорости, плавно изменяющим ее значения.
СУ представляет собой сопло ИСА, профиль которого образован двумя сопрягающимися дугами, переходящими в цилиндрический участок на выходе, называемый «горловиной». Сопло установлено соосно