Дослідження закономірностей зміни гідродинамічних параметрів течії в'язкої рідини в конічному дифузорі
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.261954Ключові слова:
конічний дифузор, профіль швидкостей, розподіл тиску, точка відриву, в'язка рідина, течія рідиниАнотація
Проведені дослідження закономірностей зміни гідродинамічних параметрів в'язкої нестисливої рідини в конічному дифузорі. Специфіка течії в'язкої рідини в конічному дифузорі полягає в тому, що, в залежності від кута розкриття, кінетична енергія потоку перетворюється на енергію тиску. Залежно від чисел Рейнольдса та кутів розкриття дифузора векторне поле швидкостей є стаціонарним. При збільшенні числа Рейнольдса симетрія потоку щодо осі дифузора порушується. На підставі кута розкриття дифузора та числа Рейнольдса дано загальне рішення наближених рівнянь Нав'є-Стокса. Розроблено метод інтегрування крайової задачі та отримано закономірності зміни швидкості по довжині дифузора при параболічному розподілі швидкостей у вхідному перерізі. Рішення крайової задачі може бути знайдено шляхом інтегрування диференціальних рівнянь в приватних похідних, що задовольняють всім граничним умовам. Показані графіки зміни радіальної та осьової швидкостей по довжині та при фіксованому значенні кута розкриття, отримана картина течії і перехід одномодової течії в багатомодові режими. Для фіксованого кута відкриття і числа Рейнольдса отримані умови відриву потоку від нерухомої стінки, при яких швидкість течії змінює знак. У багаторежимній області спостерігається процес змішування, що супроводжується численними пульсаційними явищами та нестабільною роботою дифузора, при яких отримані рішення недоречні. Результати досліджень дозволяють правильно сконструювати конічний дифузор, а саме, за умови безвідривної течії, вибрати кут розкриття та його довжину.
Посилання
- Jeffery, G. B. (1915). The two-dimensional steady motion of a viscous fluid. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 29 (172), 455–465. doi: https://doi.org/10.1080/14786440408635327
- Hamel, G. (1917). Spiralförmige Bewegungen zäher Flüssigkeiten.. Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung, 25, 34–60. Available at: https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN37721857X_0025?tify={%22pages%22:[41],%22panX%22:0.487,%22panY%22:0.784,%22view%22:%22info%22,%22zoom%22:0.348}
- Targ, S. M. (1951). Osnovnye zadachi teorii laminarnykh techeniy. Moscow: Gostekhizdat, 420.
- Slezkin, N. A. (1955). Dinamika vyazkoy neszhimaemoy zhidkosti. Moscow: Gostekhizdat, 519.
- Tikhonov, A. N., Samarskiy, A. G. (1977). Uravneniya matematicheskoy fiziki. Moscow: Nauka, 735.
- Akulenko, L. D., Kumakshev, S. A. (2008). Bifurcation of multimode flows of a viscous fluid in a plane diverging channel. Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 72 (3), 296–302. doi: https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech.2008.07.007
- Kumakshev, S. A. (2020). Flat diffuser: Steady state flow of a viscous incompressible fluid. Engineering Journal: Science and Innovation, 7 (103). doi: https://doi.org/10.18698/2308-6033-2020-7-1993
- Volkov, E., Fedyushkin, A. (2019). Symmetry of the flow of Newtonian and non-Newtonian fluid in a flat diffuser and confusor. Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics, 20 (2), 1–19. doi: https://doi.org/10.33257/phchgd.20.2.791
- Fedyushkin, A. I. (2016). The transition flows of a viscous incompressible fluid in a plane diffuser from symmetric to asymmetric and to non-stationary regimes. Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics, 17 (3). Available at: http://chemphys.edu.ru/media/published/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F__%D0%A4%D0%B5%D0%B4%D1%8E%D1%88%D0%BA%D0%B8%D0%BD_%D0%90%D0%A4%D0%9C-10_2016_corr.pdf
- El-Behery, S. M., Hamed, M. H. (2011). A comparative study of turbulence models performance for separating flow in a planar asymmetric diffuser. Computers & Fluids, 44 (1), 248–257. doi: https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2011.01.009
- Gerasimenko, V. P., Tkachuk, A. S., Ytsishin, A. A. (2012). About polars of straight-wall diffusers. Power and heat engineering processes and equipment, 8, 137–142. Available at: http://library.kpi.kharkov.ua/files/Vestniki/2012_8.pdf
- Haines, P. E., Hewitt, R. E., Hazel, A. L. (2011). The Jeffery–Hamel similarity solution and its relation to flow in a diverging channel. Journal of Fluid Mechanics, 687, 404–430. doi: https://doi.org/10.1017/jfm.2011.362
- 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, 1494–1501. doi: https://doi.org/10.18421/tem94-23
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Arestak Sarukhanyan, Yeghiazar Vardanyan, Garnik Vermishyan
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.
