Разработка системы критериальных уравнений расчета процесса энергоразделения вихревых малоразмерных труб

• Автор: Шайкина, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Условные обозначения
Введение
Глава 1. Температурная стратификация в камере энергоразделения вихревых труб
1.1 Экспериментальное и численное исследование интенсивно закрученного ограниченного потока сжимаемого газа при наличии диафрагмирования торцевых сечений
1.2 Попытки обобщения экспериментальных данных характеристик вихревых труб
1.3 Применение вихревых труб в системах термостатирования элементов
конструкции ГТД
Выводы по главе
Глава 2. Уточнение критериальной базы вихревого эффекта
2.1 Разработка критериальной базы вихревого эффекта на основе теории подобия и анализа метода размерностей
2.2 Обобщение опытного материала в виде критериальных уравнений для температурного разделения и гидравлических характеристик
2.3 Сравнительный анализ точности аппроксимации уравнениями по известным опытным данным
Выводы по главе
Глава 3. Численное исследование малоразмерных адиабатных вихревых

3.1 Разработка математической модели численного расчета течения в камере энергоразделения и выбор модели турбулентности
3.2 Численный алгоритм решения
3.3 Численный эксперимент на газах различной физической природы
Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальное исследование малоразмерных вихревых труб
4.1 Методика эксперимента, экспериментальная установка
4.2 Обработка результатов эксперимента
4.3 Анализ результатов экспериментального исследования и их сопоставление с известными данными и результатами численного анализа
Выводы по главе
Глава 5. Вихревые трубы в системах борьбы с обледенением
5.1 Экспериментальная установка по изучению теплоотдачи закрученного потока и программа исследования
5.2 Анализ результатов экспериментального исследования
5.3 Численный эксперимент для охлаждаемой вихревой трубы
5.4 Методика проектировочного расчета малоразмерных вихревых труб на
основе критериальных уравнений
Выводы по главе
Заключение
Список используемых источников

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
генциальная компоненты скорости, м/с;
С - расход, кг/с, г/с;
Р - давление, Па;
и,У^ - осевая, радиальная, тан-
Ле - число Рейнольдса; Яо — число Россби;
Рг - число Прандтля;
81 - число Стантона; № - число Нуссельта;
Т - температура, К; р - плотность, кг/м3;
с — среднемассовая теплоемкость, Дж/(кг' К);
Л - теплопроводность, Вт/(м'К); а - скорость звука, м/с; р -динамическая вязкость, Па' с;
V - кинематической вязкость, м2/с; у - показатель адиабаты; к - постоянная Больцмана; п — степень расширения;
Р - площадь, м2; с1 - диаметр, м; г - радиус, м;
I - длина, м; а - угол конусности, ;
© - относительная температура;
/1 - относительная доля потока;
£ - коэффициент гидравлического сопротивления;
М - число Маха;
ър-к.п.д.,%;

Уравнение (1.18) характеризует зависимость Тх от их для различных геометрически подобных вихревых труб. Определенная по экспериментальным данным функция (1.18) имеет следующий вид
ЛГу/ДТ7”“ = 0,792 + 1,540/^ -3,101/4 + 0,815/4- (1.19)
Ограниченность решения (1.19) видна при сопоставлении с экспериментами Р. Хилша [14]: удовлетворительное совпадение наблюдается только до п = 6, при одном значении Их, кроме того, не указано как соотносятся изменения Бг и рх.
Необходимо отметить, что во многих публикациях до 80 гг. прошлого столетия для подтверждения теоретических построений авторы прибегают к сравнению с экспериментальными данными А. П. Меркулова, Р. Хилша, Дж. Хартнета и Э. Эккерта.
Эффективным приемом является предварительная ранжировка параметров в рамках принятой модели вихревого эффекта и выбор переменных, наиболее существенных для процесса.
В.М. Ентов, В.Н. Калашников и Ю.Д. Райский [93] после ранжировки определяющими переменными приняли: диаметр вихревой трубы в сопловом сечении £>0, расход сжатого газа С?0, момент импульса М0, внутреннюю энергию потока Е0, расход охлажденного потока газа Ох, плотность газа перед диафрагмой рд, а также удельные теплоемкости ср и с, . Из этих восьми
переменных авторами составлено четыре независимых безразмерных комплекса
рх — Ох /С0 ; (1.20)
Г=сР/су ;
(1.21)