Исследование газодинамических возмущений закрученного потока с целью уточнения физико-математической модели течения в вихревых устройствах

• Автор: Сергеев, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 143 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений

Общая характеристика работы

Введение

Глава 1. Анализ опубликованных работ и постановка

задачи исследования

1.1. Практика использования закрутки потока при разработке вихревых устройств технологического назначения
1.2. Анализ работ по исследованию газодинамических, характеристик интенсивно закрученных потоков

1.3. Теоретическое исследование вихревого эффекта

Выводы по главе
Глава 2. Физическая модель динамики когерентных вихревых структур
и прецессионного движения в закрученном потоке
2.1. Модель когерентных вихревых структур
2.2. Оценка частоты КВС
2.3. Моделирование вихревых структур методом крупных вихрей
2.4. Влияние прецессионных колебаний на структуру закрученного потока
Выводы по главе
Глава 3. Интегральная математическая модель течения в

вихревых устройствах с учетом прецессии
ЗЛ.Исходная система уравнений и допущения
3.2.Методика расчета противоточной вихревой трубы
3.3. Результаты расчета термодинамических и
акустических характеристик работы вихревых устройств
Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальное исследование аэроакустических
характеристик потока в вихревой трубе
4.1. Методика исследования и экспериментальный стенд
4.2. Аэроакустические измерения и их обработка
4.3. Анализ результатов экспериментального исследования
Выводы по главе
Глава 5. Расчет и проектирование вихревого вакуум-насоса
5.1. Теоретическая модель течения в вихревом вакуум-насосе
5.2. Экспериментальное исследование характеристик работы вихревого эжектора
5.3. Анализ полученных результатов
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список литературы

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
к - показатель адиабаты;
р - плотность, кг/м3;
С т - время, с;
р. - относительная доля холодного потока;
0 - относительная температура;
Б - площадь;
<1,1 - линейный размер, м;
Ь - сила, Н;
С - массовый расход, кг/с;
Б - пьезометрическая высота, м;
Р - давление, Па;
О - объёмный расход, м3/с;
БЬ - число Струхаля;
Л - газовая постоянная, Дж/(кг-К); г - радиус, м;
Ле - число Рейнольдса;
Т - абсолютная температура, К; и, V - скорость, м/с;
- окружная скорость, м/с; х, у, х - декартовы координаты, м;
р - температурная эффективность;
(р - адиабатный к.п.д; я - степень расширения;
КВС - когерентная вихревая структура;
ВЯ - вихревое ядро;
ВТ - вихревая труба;

щий осевую скорость противоположную скорости периферийного вихря. Передача кинетической энергии идёт от периферии к центру, т.е. за счёт сил вязкости периферийный вихрь закручивает приосевой, передавая ему тем самым момент импульса движения. Как отмечается в работе [29] этот момент является основным ограничивающим фактором использования исходной кинетической энергии для осуществления работы охлаждения вынужденного вихря. Сам процесс передачи момента импульса является диссипативным, что приводит к характерной для ВЭ необратимости.
Физический механизм энергоразделения формулируется в рамках модели микрохолодильных циклов (МЦ) [27, 44]. Согласно этой модели, некоторые турбулентные частицы газа ( турбулентные моли [44]), сохраняя в течении определённого промежутка времени свою индивидуальность претерпевают радиальные турбулентные смещения, при этом соответственно адиа-батно сжимаясь или расширяясь (в зависимости от направления движения) в поле высокого радиального градиента давления и таким образом передают тепло из приосевой зоны низкого давления в периферийную область более высокого давления (рис. 1.13).
В результате такого пульсационного движения турбулентный моль совершает микрохолодильный цикл, например цикл Карно (рис. 1.13), а разность я? - отведённого тепла и Цг подведённого тепла и определяет ВЭ.