Разработка и реализация гидродинамического метода расчета характеристик дроссельных элементов гидроаппаратуры при докритических числах Рейнольдса

• Автор: Попов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЁгаО-ЭКСШРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДРОССЕЛЬНО - РЕГУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОСИСТЕМ
1.1. Экспериментальные исследования гидравлических характеристик элементов дроссельной регулирующей аппаратуры
1.2. Расчётно-теоретическое определение гидравлических характеристик элементов дроссельной регулирующей аппаратуры
1.3. Расчётное определение гидравлических характеристик дроссельной регулирующей аппаратуры с учётом вязкости рабочей жидкости
1.4. Выводы и постановка задачи
2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД (ГДМ ) ПОСТРОЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1. Основные дифференциальные и интегральные соотношения ГДМ и последовательность их реализации
2.2. Конечно-разностная аппроксимация дифференциальных уравнений
2.3. Алгоритм численной реализации ГДМ
2.4. .Апробация ГДМ для канонической геометрии проточной части
3. ПРИМЕНЕНИЕ ГДМ ДЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАНАЛОВ С ВНЕЗАПНО ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ДИАМЕТРОМ
3.1. Течение вязкой жидкости в цилиндрическом канале с внезапным расширением
3.2. Течение вязкой жидкости в цилиндрическом канале с внезапным сужением
3.3. Определение коэффициентов гидравлического сопротивления для цилиндрических каналов с внезапно изменяющимся диаметром
4. ПРИМЕНЕНИЕ ГДМ ДЛЯ РАСЧЁТА ХАРАКТЕРИСТИК ДРОССЕЛИРУЮЩИХ .ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОСИСТЕМ
4.1. Применение ГДМ для нерегулируемого цилиндрического дросселя
4.2 Экспериментальное определение статических характеристик регулируемого
дросселя золотникового типа
4.3. Применение ГДМ для расчёта гидравлических характеристик регулируемых
дросселей золотникового типа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Увеличение парка гидрофицированных объектов в сочетании с требованиями расширения их функциональных возможностей приводит к необходимости улучшения качественных показателей гидросистемы, в том числе экономичности, надёжности динамических характеристик, регулировочных свойств и т.п. Достижение этих высоких технико-эксплуатационных показателей гидросистем (ГС) в существенной степени зависит от показателей качества гидроаппаратуры ГС.
Наибольшее распространение в качестве регулирующей аппаратуры гидросистем получили гидравлические устройства, использующие при своём функционировании эффект дросселирования рабочей жидкости. Наиболее распространённым элементом дросселирующего гидравлического устройства (ДГУ) является запорно-регулирующий элемент (ЗРЭ), важнейшие свойства которого определяются его пропускной способностью [16,31,76]. От точности расчёта пропускной способности, а также правильного выбора типа и конструкции ЗРЭ зависит качество ДГУ того или иного применения.
С гидравлической точки зрения ДГУ представляют собой сложные местные сопротивления, в которых регулируемый поток испытывает значительные деформации . Сложность гидравлического расчёта ДГУ по сравнению с расчётами других видов местных сопротивлений с фиксированной геометрией объясняется тем, что в процессе регулирования варьируется площадь проходного сечения с соответствущим изменением режима движения среды.
Качество ДГУ , как известно, также во многом зависит от его статических характеристик, регулировочной расходной (РРХ), регулировочной по давлению (РДХ) и комплексной расходно - перепадной (РПХ ), которые определяют соответственно предельные скоростные, тяговые свойства и механическую характеристику управляемого ДГУ гидравлического двигателя [1,8,11-14,31,36,42,45,57,71,73,78]. Знание РПХ, РРХ и РДХ ДГУ необходимо для оценки динамических качеств ГС дроссельного регулирования (ГСДР) , таких как: быстродействие, запасы устойчивости и точности регулирования [17,22,34,42,57,73]. Также одним из основных параметров, характеризующих пропускную способность ДЭ является безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления [4,8,31,33,36,45,58,64,72,73]. Кроме того, в настоящее время при разработке гидроаппаратуры ввиду сложности физических процессов
достаточной для инженерных расчётов степенью точности совпадают с результатами эксперимента для ламинарного и для переходного режимов течения . Использование уравнений Рейнольдса для описания турбулентных течений и в дальнейшем их решения, говорит о перспективах такого подхода к определению С,
3. Использование уравнений гидродинамики для расчёта ^говорит о работоспособности описанного выше метода и о надёжности получения достоверной информации как о значениях £ так и о структуре потока (о распределении скоростей и давлений) в простых местных сопротивлениях и в сопротивлениях сложной формы, какими являются нерегулируемые дроссельные элементы.
4. Использование уравнений гидродинамики даёт возможность исследования структуры потока Появляется возможность нахождения путей уменьшения потерь давления за счёт уменьшения размеров зон возвратных течений, которые являются источниками потерь напора, путём изменения конфигурации проточной камеры, и тем самым увеличивать пропускную способность дроссельных элементов
Как для простых местных сопротивлений так и для местных сопротивлений сложной конфигурации, какими являются регулируемые дроссели, в литературе можно выделить три подхода к решению задачи аналитического исследования их пропускной способности
Теоретическое определение потерь давления , а следовательно и коэффициента местных сопротивлений, гидравлических устройств сложной конфигурации , таких как регулируемые дроссели золотникового типа, довольно затруднительно, в связи с чем для орентировочной оценки потерь давления в сложных гидравлических сопротивлениях последние рассматриваются как совокупность ряда простых местных сопротивлений, т. е используется принцип наложения или принцип суперпозиции потерь
И ,8].
Данный подход является достаточно приближённым, т.к. в выражение для определения С входят коэффициенты гидравлических сопротивлений простых местных сопротивлений, из которых состоит рассматриваемый дроссельный элемент. В работе [8] автор применил такой метод для расчёта С, двухседельного ЗРЭ, показанного на рис 1. 22. В работе предложено вычислять коэффициент гидравличекого сопротивления двухседельного ЗРЭ по следующей формуле: