Исследование гидродинамики вихревых камер

• Автор: Смульский, Иосиф Иосифович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1979
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 189 с.

Обозначения
Глава I. Современное представление о гидродинамике вихревых камер
1.1. Экспериментальные исследования и их результаты
1.2. Теоретические исследования и их результаты
1.3. Задачи исследования
Глава 2. Теоретический анализ течения в вихревой камере
2.1. Постановка задачи
2.2. Решение уравнений меридианального движения
2.3. Тангенциальная составляющая скорости
2.4. Результаты решения полной системы уравнений (2.2)-(2.5)
Глава 3. Методика исследования
3.1. Измерение скорости и давления пневматическим
зондом
3.2. Определение скорости по градиенту давления
3.3. Визуализация течения
3.4. Экспериментальная установка
Глава 4. Экспериментальное исследование течения в вихревых камерах

А. Вихревая камера с торцевым вдувом
4.1. Основные особенности аэродинамики вихревой камеры
е торцевым вдувом
4.2. Влияние раехода и основных геометрических характеристик
Б. Вихревая камера со вдувом по боковой поверхности ТОО
4.3. Основные особенности аэродинамики вихревой камеры
со вдувом по боковой поверхности
4.4. Влияние расхода воздуха
4.5. Влияние радиуса выходного отверстия
4.6. Влияние степени закрутки потока на периферии камеры
4.7. Влияние длины камеры
4.8. Влияние высоты цилиндрической части выходного отверстия
Глава 5. Обсуждение результатов
5.1. Сопоставление результатов теоретического анализа с экспериментальными
5.2. Обсуждение экспериментальных результатов
5.3. Оптимизация и инженерный расчет вихревых камер
Выводы
Примечание:
Литература
Приложение. Таблица измеренных профилей скорости и давления
Камера со вдувом воздуха по боковой поверхности
Камера с торцевым вдувом воздуха
Справки об использовании результатов диссертации

ВВЕДШИЕ
Течение в вихревой камере является одним из видов трехмерных вращающихся течений. Интерес к его исследованию обусловлен, в основном, тремя причинами.
1. Исследованием таких природных явлений, как атмосферные вихри и смерчи. Уменьшенной их моделью является вихрь,который существует в циклонных и вихревых камерах.
2. Широким применением вихревых камер в разнообразных областях техники. Это вихревые очистители; камеры сгорания и топки; вихревые энергоразделители; гидроциклоны для обогащения и переработки полиметаллического сырья; вихревые нагревательные устройства и устройства для тепловой защиты; вихревые вакуушаеосы; элементы струйной автоматики и т.д.
3. Перспективностью применения вихревых камер для проведения высоко эффективных: процессов в современных химической технологии и энергетике [п,29
В настоящее время наиболее широкое исследование аэродинамики вихревых камер связано с последней причиной. Применение циклонновихревых камер в энергетике позволяет эффективно осуществлять наряду с основным процессом, например, горением и такие вспомогательные как подготовка топлива,разделение продуктов сгорания и т.д. [г} . Для организации и расчета таких энерготехнологических циклонно-вихревых комбинированных процессов необходимо знание аэродинамики вихревых камер.
Что же такое вихревая камера ? Перечисленные вше устройства
в литературе называются но разному: центробежные камеры
циклонные камеры

, циклонно-вихревые камеры [84] . Общим них является существование значительного радиального перемещения вращающегося потока, вследствие чего тангенциальная составляющая скорости о приближением к оси вращения возрастает, достигает

ной скорости. Результаты численного решения представлены на рис.
2.5. в виде зависимости относительной тангенциальной скорости 1?/?% от квадрата относительного радиуса У. Координаты максимума тангенциальной скорости ур относительные значения производных в на границе отверстия вив, и в нуле вив, даны в табл.2.1.
Из рис. 2.5. можно видеть, что максимум тангенциальной компоненты скорости находится между Уи и у = I и с уменьшением /71 , а следовательно, и крутки , удаляется от у - I. Согласно табл. 2.1 координату максимума 1У можно выразить приближенным соотношением:
(1 + 0,$я/т)Уи . (2.37)
В ряде работ по вихрям одной из общепринятых гипотез является предположение о квазитвердом вращении в центре вихря. Из рис.
2.5. видно, что изменение тангенциальной скорости на участке ^^^■сильно отличается от линейного по радиусу (на кривой # 4 приближается к линейному по Ъ*'). Кривая распределяют тангенциальной скорости вблизи оси имеет вогнутый характер и подходит к нулю с малым углом наклона. в табл. 2.1). Такое поведение
отмечается рядом исследователей, в частности, получено в экспериментальных работах[32 , 48 , 55]. Кроме того, из уравнения (2.3.) следует, что квазитвердое вращение, т.е. зависимость &(€)- $2 возможны в случае, когда радиальная компонента скорости равна нулю. Как видно из решений (см. рис. 4), с уменьшением противотока
и снижением и профиль ТУ действительно приближается к линейному по 2 . Таким образом, вогнутый профиль 2?" в центральной области обусловлен наличием противотока.
При известном значении можно согласно (2.21) определить 9 на периферийном участке. Оказывается, что на периферии величина $ изменяется незначительно. В табл. 2.1. приведены наибольшие изменения
= (2.38).