кнопка поиска  |   Ru  |  En

 Процессы переноса и гидравлическое сопротивление в гладких прямых каналах

 

Экспериментально получены поля скоростей потока и их динамика в течение периода наложенных пульсаций. Построены профили скоростей и дополнительных (связанных с периодической нестационарностью) касательных напряжений. Выявлены их особенности в диапазоне частот наложенных пульсаций (0 – 190) Гц.

Установлено, что по особенностям профилей гидродинамических параметров пульсирующие потоки могут быть разделены на две группы: низкочастотные (до 10 Гц)  и высокочастотные (выше 10 Гц) течения. 

 

Профили скоростей на различных фазах наложенных пульсаций: а - f=6 Гц, β=0,59;  б - f=100 Гц, β=0,1

 

Выявлено, что при наложенных низкочастотных колебаниях потока профили скоростей имеют различную форму в фазах ускорения и замедления. Такие же деформации наблюдаются и в профилях ускорений. К тому же профили ускорений имеют М-образный вид с локальными экстремумами в ядре потока и вблизи стенок, положения которых различны на разных фазах. На высокочастотных режимах этого не наблюдается.

 

 

Профили ускорений: а - f=6 Гц, β=0,59, Q=65 нм3/ч; б - f=70 Гц, β=0,45, Q=47 нм3

 

Предложен метод определения дополнительных касательных напряжений, связанных с наложенными пульсациями. Форма профилей этих напряжений также имеет особенности на низкочастотных и высокочастотных режимах течения.

 

Дополнительные касательные напряжения при: аf=6 Гц, β=0,51, Q=48 нм3/ч;  бf=10 Гц, β=0,67, Q=100 нм3/ч; вf=130 Гц, β=0,33, Q=65 нм3/ч;  г f=190 Гц, β=1,1, Q=47 нм3

 

Природу выявленных особенностей предлагается трактовать как результат совокупного действия динамических и вязких сил в потоке, соотношения между которыми различны при разных частотах и амплитудах наложенных пульсаций.

                                                                                 ***********************************

 

Экспериментальные данные по поперечным пульсациям скорости (b) и рейнольдсовым напряжениям (c) не показали заметной зависимости от фаз наложенных пульсаций. Зависимость от наложенных колебаний значительным образом проявилась в пульсациях продольной компоненты скорости (а) – профили U' расслоились по фазам колебаний. При этом максимальные значения турбулентности соответствуют фазам нарастания и убывания скорости потока, минимальные – фазам минимума и максимума скорости.

                                                                                ************************************* 

 

Выявлено, что зависимость приведенного перепада давления  на измерительном участке установки от частоты  f  во всем диапазоне ее изменения имеет немонотонный характер (обозначено 1 на рисунке ниже), который остается практически неизменным при варьировании среднего значения расхода Q. Здесь же (кривая 2) показана зависимость этого перепада, посчитанная по одномерной модели (решение одномерных нестационарных уравнений газовой динамики и интегральных соотношений в зоне внезапного изменения сечения).

Перепад статического давления  на участке круглой трубы от частоты f: 1 – эксперимент; 2 – расчет

 

В пульсирующих потоках в общем случае перепад статического давления по длине канала  не может являться характеристикой гидравлического сопротивления канала.