|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Турбулентное течение в кольцевом канале при различных продольных градиентах давлениятезисы доклада
- Авторы: Трифонов В.В., Решмин А.И., Тепловодский С.Х.
- Сборник: Проблемы механики: теория, эксперимент и новые технологии: тезисы докладов XVI Всероссийской школы-конференции молодых ученых (14–17 марта 2022 г., Новосибирск)
- Тезисы
- Год издания: 2022
- Место издания: Параллель Новосибирск
- Первая страница: 138
- Последняя страница: 139
- Аннотация: Обнаруженное влияние изменение геометрии канала на характеристики турбулентности вызвало интерес к использованию этого эффекта. Численно и экспериментально [1, 2] исследованы турбулентные характеристики в плоских и круглых расширяющихся и сужающихся каналах, соответственно для увеличения и подавления турбулентности.По сравнению с потоками в плоских и круглых каналах поток в кольцевых каналах более разнообразен. При постоянном расходе и температуре число Рейнольдса оказывается постоянным для плоского канала, обратно пропорциональным диаметру для круглого канала и обратно пропорциональным сумме внутреннего и наружного диаметров для кольцевого канала. В плоском канале изменение угла раскрытия однозначно изменяет среднюю скорость, а в круглом канале - среднюю скорость и число Рейнольдса. В кольцевом канале угол раскрытия не определяет изменение числа Рейнольдса. Число Рейнольдса может оставаться постоянным, если углы наклона стенок равны и противоположны по знаку. С другой стороны, при изменении числа Рейнольдса средняя скорость потока может оставаться постоянной. При расширении канала за счет внутренней стенки число Рейнольдса увеличивается, а за счет внешней стенки уменьшается.Задача рассматривалась в следующей постановке. На входном участке длиной L1 с постоянными диаметрами стенок D1 и D2, и высотой канала h1 устанавливается развитое турбулентное течение. Далее следует основной участок с изменением диаметров канала длиной Ld и выпускная секция постоянного поперечного сечения с диаметрами, равными диаметрам на выходе из основной секции. Расчетная схемаТурбулентные характеристики потока в кольцевом канале пере-менного сечения численно исследуются с использованием трехпараметрической дифференциальной модели турбулентности [3].При числе Рейнольдса Re = 5000 в канале с начальными радиусами 20 и 40 мм и длиной диффузорной части 500 мм уменьшение высоты канала при симметричном наклоне стенок внутрь канала на 0.75 происходит ламинаризация потока. Поджатие канала за счет внешней стенки, наклоненной на 1.5, также вызывает ламинаризацию потока, хотя число Рейнольдса возрастает до 5600. При таком же поджатии потока за счет внутренней стенки и уменьшении при этом числа Рейнольдса ламинаризации не происходит.Расчеты показали, что при линейном по длине канала изменении радиусов стенок максимальный по абсолютной величине отрицатель-ный продольный градиент давления получается при наибольшем сужении канала и оказывается на порядок больше градиента, устанавливающегося в выходной секции канала. При этом в начале конической части канала давление меняется слабо. Для получения такого течения разработана методика расчета формы канала по заданному изменению числа Рейнольдса и градиента давления по длине канала.Расчет течения при таком изменении по длине диаметров стенок канала, что число Рейнольдса не изменяется, а градиент давления в основной секции постоянен и равен заданному, показал более эффективное подавление турбулентности, чем при линейном по длине изменении диаметров. При этом, однако, диаметры канала очень сильно изменяются в начале основной секции.Наилучшее подавление турбулентности отмечено при течении в канале с такой основной секцией, где градиент давления не постоянен, а меняется от значения на выходе входного участка до задаваемого на выходе основной секции. При этом вид зависимости градиента давления и числа Рейнольдса от длины может варьироваться.Работа выполнена за счёт гранта РНФ (проект № 20-19-00404).СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Решмин А.И., Трифонов В.В., Тепловодский С.Х. Турбулентное течение в круглом безотрывном диффузоре при числах Рейнольдса меньших 2000 // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2011. № 2. С. 121-130.2.Tanaka H., Kawamura H., Tateno A., Hatamiya S. Effect of Laminarization and Retransition on Heat Transfer for Low Reynolds Number Flow Through a Converging to Constant Area Duct // J. Heat Transfer.1982. 104(2). P 363–371.3.Лущик В. Г., Павельев А. А., Якубенко А. Е. Трехпараметрическая модель сдвиго-вой турбулентности // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1978. № 3. С. 13–25.
- Добавил в систему: Трифонов Владимир Викторович