Управление отрывом потока в диффузорных каналах. Экспериментальное исследование

• Автор: Ледовская, Наталия Николаевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Аннотация

Глава 1. Объекты и методика исследования

1.1.Модели кольцевых диффузоров

1.2. Измерения параметров потока по тракту кольцевых диффузоров и методика обработки экспериментальных данных, полученных при исследовании структуры течения

1.3.Модели конических диффузоров

1.4.Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных при исследовании структуры течения в коническом диффузоре

1.5.Визуализация течения при проведении исследований

Глава 2. Исследование течения в кольцевых диффузорах

2.1.Исследование структуры течения в кольцевом диффузоре

2.1.1.Изучение поля газодинамических параметров во входном сечении диффузора

2.1.2.Исследование поля газодинамических параметров по тракту диффузора

2.1.3.Исследование полей газодинамических параметров на
выходе из диффузора
2.2.Исследование структуры потока в кольцевом диффузоре при наличии генераторов вихрей
2.2.1.Выбор формы генераторов вихрей, места установки и количества
2.2.2.Влияние генераторов вихрей на газодинамические
параметры диффузора
2.3.Исследование влияния гладкости перехода от цилиндра к конусу на
газодинамические параметры и структуру течения в диффузоре
2.3.1 Исследование параметров течения в диффузоре 2 с увеличенным
радиусом перехода от цилиндра к конусу
2.3.2Исследование течения в диффузоре 2 с генераторами вихрей в проточной части
2.4. Визуализация структуры отрывного течения в кольцевом диффузоре
2.5. Измерение пульсаций давления
2.6. О причинах стабилизации отрывного течения в диффузорах

2.7. Изменение скорости потока по тракту диффузоров
Глава 3. Исследование структуры потока в конических диффузорах
3.1. Исследование структуры потока при различных вариантах равномерного
поля скоростей на входе
3.1.1 Структура потока в коническом диффузоре при одноконтурном подводе воздуха и равномерном поле скоростей на входе
3.1.2.Структура потока в коническом диффузоре при двухконтурном подводе воздуха и равных скоростях в контурах на входе
3.2.Исследование структуры потока в диффузоре при неравномерных полях
газодинамических параметров различной конфигурации на входе
3.2.1.Неравномерность, создаваемая изменением расхода воздуха
в контурах
3.2.2.0 причинах стабилизации течения в диффузоре
3.2.3 .Неравномерность, создаваемая решеткой лопаток, устанавливаемой перед входом
3.3. Изучение течения в диффузоре при наличии генераторов вихрей
Выводы к главе
Выводы
Литература

Аннотация
Проведено экспериментальное исследование аэродинамических характеристик моделей кольцевых и конических диффузоров в широком диапазоне приведенной скорости потока от АшшЮ.З до Хтах=0.9, соответствующего запиранию канала, при управляющих воздействиях на отрыв потока. Получены новые экспериментальные данные по структуре потока в канале кольцевого диффузора, имеющего большой угол раскрытия, и найдены возможности предотвращения отрыва потока в нем путем воздействия на поток с помощью генераторов вихрей. Исследованы параметры и структура течения в широком диапазоне значений приведенной скорости при подробных измерениях параметров потока и визуализации течения. Получены новые результаты экспериментальных значений аэродинамических характеристик моделей кольцевых и конических диффузоров, имеющих отношение площадей п=Рвых/Рвх =2 для кольцевого и 4.3 для конического каналов. Исследования проводились при широком диапазоне значений приведенной скорости потока на входе.В работе показано, что воздействие на структуру потока путем изменения радиуса кривизны при переходе к расширяющейся части канала позволяет снизить потери полного давления в 1.5-2 раза за счет сокращения размеров вихрей в отрывном течении. Воздействие на структуру иечения генераторами вихрей позволяет дополнительно снизить на столько же потери полного давления в диффузоре во всем рассмотренном диапазоне скорости потока на входе.
Условные обозначения
О - расход воздуха, п - степень расширения диффузора,
<р - угол поворота кольца с гребенками полного давления по окружности.
X)/ - угол раскрытия наружной обечайки,
X - приведенная скорость потока.
Од - коэффициент восстановления полного давления.
Я| - радиус перехода от цилиндра к конусу. г)л- коэффициент потерь в диффузоре.
Ь - расстояния вдоль проточной части диффузоров, в миллиметрах.
Н - высота каналов проточных частей на входе и выходе, в миллиметрах.
Яе - безразмерный критерий подобия Рейнольдса.
а г в- угол установки генераторов вихрей относительно набегающего потока. Н г в - высота генераторов вихрей.
1г„ - длина генераторов вихрей.
- количество генераторов вихрей.
Ь,,„ - расстояние от генераторов вихрей до входа в диффузор, к =Ср/су- показатель изоэнтропы.
Ч* - коэффициент полноты удара

При расчете отношения — величины — и — определялись по графикам, х 5
приведенным в книге [1, стр 304,рис. 6.18, 6.19], на которых показаны
зависимости этих величин от Мо и Т„ , для случая теплоизолированной *
пластины Т„ =1.0. Число Яе подсчитывалось по длине входного
цилиндрического участка на периферии, 1=15 0мм (от конца лемнискаты до
сечения, в котором производилось измерение толщины пограничного слоя).
Результаты расчета, проведенного для режимов работы диффузора по скорости
соответствующих X,* =0.3,0.6,0.9 приведены в таблице1
Таблица
Х-вх 0.3 0.6 0
5 3.513 3.1 2
5* 0.439 0.387 0
5** 0.343 0.301 0.2837
Толщина пограничного слоя 5, полученная путем измерений при всех значениях скорости потока на входе, примерно на 10% больше, чем толщина пограничного слоя, полученная в результате расчета. Если учесть погрешность измерений и трудность точного определения экспериментальным путем толщины пограничного слоя, то можно заключить, что оценку толщины пограничного слоя в подобном канале можно производить, пользуясь соотношением для 5/х, полученным для турбулентного пограничного слоя на теплоизолированной пластине.
Таким образом, во входном канале перед диффузорным участком поток имел равномерное поле давлений и скоростей по окружности и по радиусу с достаточно тонким турбулентным пограничным слоем. Течение на входе было невозмущенным и осесимметричным.