Кинематическая структура нестационарного потока в соплах

• Автор: Понявин, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление.
Введение
Основные обозначения
Глава I. Состояние вопроса
§1.1. Методы проектирования дозвуковых сопел
§ 1.2. Влияние продольного отрицательного градиента давления и нестационарности на трение в турбулентном
потоке
§ 1.2.1. Влияние продольного отрицательного
градиента давления на коэффициент трения
§ 1.2.2. Влияние временной нестационарности на
коэффициент трения
§ 1.3 Обзор численных метода‘йЛйЮдания
нестационарного турбулен'АйО'ЛО'Гока
§ 1.3.1 Основные направления моделирования
турбулентных потоков
§ 1.3.2 Краткая характеристика полуэмпирических
моделей турбулентности
§ 1.3.3. Использование моделей турбулентной вязкости для расчета нестационарных турбулентных
течений
§ 1.4. Способы построения расчетных сеток
§ 1.5 Выводы и задачи исследования
Глава II. Методы расчета нестационарного течения в соплах
§ 2.1. Численное решение дифференциальных уравнений,
описывающих движение газа в сопле
§ 2.1.1, Исходная система уравнений
§ 2.1.2. Преобразование координат
§ 2.1.3. Метод аппроксимации уравнений переноса

§ 2.1.4. Расчетная сетка
§ 2.1.5. Аппроксимация уравнений движения
§ 2.1.6. Аппроксимация уравнения неразрывности
§ 2.1.7. Аппроксимация уравнений переноса
турбулентных характеристик
§ 2.1.8. Аппроксимация граничных условий.
Построение сетки вблизи границы
§ 2.1.9. Организация общего итерационного процесса
§2.1.10. Решение систем алгебраических уравнений
§2.1.11. Расчет нестационарных потоков
§ 2.2. Тестовые расчеты. Результаты и сравнение с
экспериментом
§ 2.2.1. Ламинарное течение в цилиндрической трубе
§ 2.2.2. Стационарное турбулентное течение в трубе
§ 2.2.3. Стационарное турбулентное течение в сопле
§ 2.2.4. Нестационарное течение в трубе и сопле
Глава III. Расчетное исследование структуры турбулентного
потока на участке с соплом
§3.1. Расчет стационарного течения
§ 3.2. Расчет нестационарного течения
§ 3.3. Расчет течения в соплах, установленных на
начальном участке
§ 3.4. Расчет участков с расходомерными соплами
Глава IV. Расчет течения в соплах различной
конфигурации
§4.1. Профили сопел
§ 4.2. Расчет эволюции коэффициента расхода сопла
Основные результаты и выводы
Список литературы

Введение.
Нестационарное турбулентное течение в каналах переменного сечения представляет собой очень важную проблему механики жидкостей и газов.
Эта проблема возникает при расчете сопротивления и массообмена в каналах относительно небольшой длины, широко встречающихся в различных конструкциях. Примером могут служить выхлопные патрубки компрессоров, сопловые блоки химических реакторов, и т.д. Нестационарным движением рабочей среды характеризуются моменты запуска и отключения установок, а также переходы с одного режима работы на другой. В ряде случаев, для интенсификации рабочих процессов, нестационарность генерируется специальными устройствами.
В химической и нефтехимической промышленности доля измерений расхода жидкости и газа составляет около 18% всех технологических измерений, причем расходомеры с местным сужением используются в подавляющем большинстве случаев. Разработка новых и совершенствование существующих методов измерения расхода не представляется возможным без изучения структуры потока в преобразователях расхода.
Рациональная организация рабочего процесса, высокая эксплуатационная надежность конструкций в этих условиях основана на детальном изучении протекающих процессов и требует глубокого проникновения в природу их явления.
Предлагаемая работа посвящена аналитическому исследованию гидромеханических процессов при нестационарном турбулентном течении в каналах конфузорного типа. Численное решение основано на решении уравнений Навье-Стокса, усредненных по Рейнольдсу, при использовании к-в модели турбулентности.

в) следует избегать излишней скошенности ячеек сетки, которая иногда приводит к чрезмерной ошибке аппроксимации.
Расчетные области простой формы допускают аналитические преобразования координат. Так, например, для областей, представленных на рис. 1.2., широко применяется преобразование вида £=х, г|=г/гк, где гк -ордината контура [2]. Для растяжения или сгущения сетки, например вдоль оси г, может применяться преобразование ц = Ь(е" -1), где а и Ь -коэффициенты растяжения [2].
в с I

Рис. 1.3. Пример преобразования координат.
Для двухмерных областей аналитическое преобразование координат можно связать с решением уравнения Лапласа методом конформных отображений [69]. Для некоторых областей формулы конформных отображений приведены, например, в [52], однако в общем случае, нахождение таких формул представляет сложную задачу.
В настоящее время большое внимание уделяется разработке алгоритмов численного преобразования координат, позволяющих отображать сложную расчетную область, например, на прямоугольник, или комбинацию прямоугольников в виде прямоугольного многоугольника. Известен ряд методов построения таких расчетных сеток [2]. Обстоятельный обзор зарубежных работ, связанных с построением сеток, приведен в [154].
При применении данных методов с наибольшей простотой используются конечно-разностные аппроксимации частных производных