Виявлення деяких закономірностей турбулентного станоційного плоскопаралельного руху нестисливої рідини на довжині входу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.302879

Ключові слова:

плоскопаралельний рух, гідродинамічна вхідна область, турбулентний рух, в’язка рідина, розподіл швидкостей

Анотація

У цій роботі досліджуються структурні зміни турбулентного руху нестисливої рідини в гідродинамічній вхідній області плоскопаралельного руху тиску. Рух в напірних гідромеханічних системах зазвичай відбувається в турбулентному режимі. Вивчення закономірностей зміни гідродинамічних параметрів в умовах стаціонарного турбулентного руху тиску у вхідній області є дуже актуальною задачею. Дослідження проводились на основі рівнянь прикордонного шару. Враховуючи залежність змін коефіцієнта кінематичної в'язкості, що відбуваються між шарами рідини, сформовано крайову задачу. Отримано аналітичні рішення, які дозволяють отримати закономірності зміни швидкості та тиску в будь-якому ефективному перерізі потоку. На основі загальних висновків дослідження було знайдено рішення для двох випадків:

а) швидкість рідини, що надходить у циліндричну трубу, стала;

б) швидкість набігаючої рідини має параболічний розподіл.

Для цих випадків за допомогою комп’ютерного аналізу отриманих даних були побудовані загальні графіки зміни швидкості в різних перерізах вздовж області гідродинамічного входу. Ці графіки, що відображають зміну швидкості по всій довжині входу, дозволяють отримати швидкість руху рідини в будь-якій точці довжини входу і оцінити довжину перехідної зони. Отримані результати належать до найменш вивчених питань класичної механіки рідини та становлять важливий теоретичний інтерес. Отримані результати придатні для коректної побудови гідродинамічної вхідної області машин. Отримано розрахункову формулу для визначення довжини гідродинамічної вхідної області

Біографії авторів

Arestak Sarukhanyan, National University of Architecture and Construction of Armenia

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department

Department of Water Systems, Hydraulic Engineering and Hydropower

Garnik Vermishyan, National University of Architecture and Construction of Armenia

Candidate of Physics and Mathematics Sciences, Associate Professor

Department of Mathematics

Hovhannes Kelejyan, National University of Architecture and Construction of Armenia

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Department Water Systems, Hydraulic Engineering and Hydropower

Armine Gevorgyan, National University of Architecture and Construction of Armenia

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Department Water Systems, Hydraulic Engineering and Hydropower

Посилання

  1. Targ, S. M. (1951). Fundamental Problems of Theory of Laminary Flows. Moscow: QITTL, 400.
  2. Sarukhanyan, A., Vardanyan, Y., Baljyan, P., Vermishyan, G. (2023). Pattern identification of the non-stationary laminar flow of a viscous fluid in the round pipe inlet section. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (122)), 33–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.278001
  3. Sarukhanyan, A., Vartanyan, A., Vermishyan, G., Tokmajyan, V. (2020). The Study of Hydrodynamic Processes Occurring on Transition of Sudden Expanding of Hydraulic Section of Plane – Parallel Full Pipe Flow. TEM Journal, 9 (4), 1494–1501. https://doi.org/10.18421/tem94-23
  4. Sarukhanyan, A., Vermishyan, G., Kelejyan, H. (2023). Plane-Parallel Laminar Flow of Viscous Fluid in the Transition Zone of the Inlet Section. Journal of Architectural and Engineering Research, 4, 75–85. https://doi.org/10.54338/27382656-2023.4-008
  5. Atabek, H. B., Chang, C. C. (1961). Oscillatory flow near the entry of a circular tube. Zeitschrift Für Angewandte Mathematik Und Physik ZAMP, 12 (3), 185–201. https://doi.org/10.1007/bf01592332
  6. Atabek, H. B., Chang, C. C., Fingerson, L. M. (1964). Measurement of Laminar Oscillatory Flow in the Inlet Length of a Circular Tube. Physics in Medicine and Biology, 9 (2), 219–227. https://doi.org/10.1088/0031-9155/9/2/309
  7. Avula, X. J. R. (1969). Analysis of suddenly started laminar flow in the entrance region of a circular tube. Applied Scientific Research, 21 (1), 248–259. https://doi.org/10.1007/bf00411611
  8. Crane, C. M. (1974). A new method for the numerical solution of time dependent viscous flow. Applied Scientific Research, 30 (1), 47–77. https://doi.org/10.1007/bf00385775
  9. Urbanowicz, K., Firkowski, M., Bergant, A. (2018). Comparing analytical solutions for unsteady laminar pipe flow. Conference: BHR Pressure Surges 2018. Available at: https://www.researchgate.net/publication/329759824_Comparing_analytical_solutions_for_unsteady_laminar_pipe_flow
  10. Vardy, A. E., Brown, J. M. B. (2010). Laminar pipe flow with time-dependent viscosity. Journal of Hydroinformatics, 13 (4), 729–740. https://doi.org/10.2166/hydro.2010.073
  11. Daprà, I., Scarpi, G. (2017). Unsteady Flow of Fluids With Arbitrarily Time-Dependent Rheological Behavior. Journal of Fluids Engineering, 139 (5). https://doi.org/10.1115/1.4035637
  12. Kannaiyan, A., Natarajan, S., Vinoth, B. R. (2022). Stability of a laminar pipe flow subjected to a step-like increase in the flow rate. Physics of Fluids, 34 (6). https://doi.org/10.1063/5.0090337
  13. Rocha, G. N., Poole, R. J., Oliveira, P. J. (2007). Bifurcation phenomena in viscoelastic flows through a symmetric 1:4 expansion. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 141 (1), 1–17. https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2006.08.008
  14. Mullin, T., Seddon, J. R. T., Mantle, M. D., Sederman, A. J. (2009). Bifurcation phenomena in the flow through a sudden expansion in a circular pipe. Physics of Fluids, 21 (1). https://doi.org/10.1063/1.3065482
  15. Hawa, T., Rusak, Z. (2000). Viscous flow in a slightly asymmetric channel with a sudden expansion. Physics of Fluids, 12 (9), 2257–2267. https://doi.org/10.1063/1.1287610
  16. Fester, V., Mbiya, B., Slatter, P. (2008). Energy losses of non-Newtonian fluids in sudden pipe contractions. Chemical Engineering Journal, 145 (1), 57–63. https://doi.org/10.1016/j.cej.2008.03.003
  17. Chen, X., Hussain, F., She, Z.-S. (2018). Quantifying wall turbulence via a symmetry approach. Part 2. Reynolds stresses. Journal of Fluid Mechanics, 850, 401–438. https://doi.org/10.1017/jfm.2018.405
  18. Baidya, R., Philip, J., Hutchins, N., Monty, J. P., Marusic, I. (2017). Distance-from-the-wall scaling of turbulent motions in wall-bounded flows. Physics of Fluids, 29 (2). https://doi.org/10.1063/1.4974354
  19. Liu, L., Gadde, S. N., Stevens, R. J. A. M. (2021). Universal Wind Profile for Conventionally Neutral Atmospheric Boundary Layers. Physical Review Letters, 126 (10). https://doi.org/10.1103/physrevlett.126.104502
  20. Sun, B. (2019). Thirty years of turbulence study in China. Applied Mathematics and Mechanics, 40 (2), 193–214. https://doi.org/10.1007/s10483-019-2427-9
  21. Luchini, P. (2017). Universality of the Turbulent Velocity Profile. Physical Review Letters, 118 (22). https://doi.org/10.1103/physrevlett.118.224501
  22. Loicianski, L. G. (2003). Mechanics of Fluids and Gases. Moscow: Drofa, 840.
  23. Schlichting, H., Gersten, K. (2017). Boundary-Layer Theory. Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-52919-5
  24. Tikhonov, A. N., Samarski, A. G. (1999). Equations of Mathematical Physics. Moscow: Nauka, 799.
Виявлення деяких закономірностей турбулентного станоційного плоскопаралельного руху нестисливої рідини на довжині входу

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-04-30

Як цитувати

Sarukhanyan, A., Vermishyan, G., Kelejyan, H., & Gevorgyan, A. (2024). Виявлення деяких закономірностей турбулентного станоційного плоскопаралельного руху нестисливої рідини на довжині входу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (128), 47–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.302879

Номер

Том 2 № 7 (128) (2024): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Arestak Sarukhanyan, Garnik Vermishyan, Hovhannes Kelejyan, Armine Gevorgyan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.