Розробка нетрадиційного способу керування структурою вихідного потоку вихрової камери
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268516Ключові слова:
вихрова камера, термоанемометр, керування, вихрова структура, профіль швидкості, інтенсивність пульсаційАнотація
Розроблено спосіб використання когерентних вихрових утворень тупикової зони вихрової камери торцевого типу як керувального фактору впливу на структуру і характеристики вихідного потоку. Досліджено кінематичні параметри течії щодо камер з видовженою і гранично короткою тупиковими частинами в діапазоні чисел Рейнольдса за параметрами сопла Re=47080–86530. Реакцію структури потоків у вихідних перерізах вихрових камер визначено експериментально за допомогою термоанемометрії. Отримано профілі усереднених за часом трансверсальної та осьової проекцій швидкості, а також відповідних величин відносної інтенсивності пульсацій швидкості. Виявлено, що при Re=86530 видовження тупикової частини камери призводить до зменшення у вихідному перерізі трансверсальної складової на 15 % при збільшенні осьової складової на 19,7 %, а при Re=47080 – до зменшення трансверсальної складової на 21 % при збільшенні осьової складової на 8,5 %. Це свідчить про перерозподіл кінетичної енергії від трансверсального руху до осьового, що підтверджує аналіз відповідних профілів інтенсивності пульсацій швидкості у вихідному перерізі камери в пристінній та приосьовій зонах течії. Інтегральна інтенсивність пульсацій швидкості за вихідним перерізом порівнянних конструкцій камер зростає в камері з видовженою тупиковою частиною практично без додаткових енергетичних втрат. Отримані результати складають основу раціонального методу керування макро- і мікроструктурою потоків, що визначає ефективність масообмінних і теплообмінних процесів у вихрових камерах торцевого типу. Такі конструкції характерні для вихрових змішувачів, пальникових пристроїв промислових печей, топкових пристроїв водогрійних і парових котлів та іншого технологічного і енергетичного устаткування
Посилання
- Alekseenko, S. V., Kuybin, P. A., Okulov, V. L. (2005). Vvedenie v teoriyu kontsentrirovannykh vikhrey. Moscow-Izhevsk: Institut komp'yuternykh issledovaniy, 504.
- KHalatov, A. A., Avramenko, A. A., Shevchuk, I. V. (2000). Teploobmen i gidrodinamika v polyakh tsentrobezhnykh massovykh sil. Vol. 3. Kyiv: In-t tekhn. teplofiziki NAN Ukrainy, 474.
- Khalatov, A. A., Romanov, V. V., Borisov, I. I., Dashevskiy, Yu. Ya., Severin, S. D. (2010). Teploobmen i gidrodinamika v polyakh tsentrobezhnykh massovykh sil. Vol. 9. Kyiv: In-t tekhn. teplofiziki NAN Ukrainy, 474.
- Wormley, D. N. (1969). An Analytical Model for the Incompressible Flow in Short Vortex Chambers. Journal of Basic Engineering, 91 (2), 264–272. doi: https://doi.org/10.1115/1.3571091
- Babenko, V. V., Chun, H. H., Li, I. (2013). Boundary layer flow over elastic surfaces. Butterworth-Heinemann. doi: https://doi.org/10.1016/C2011-0-06221-X
- Babenko, V. (2021). Experimental Hydrodynamics for Flow Around Bodies. Academic Press. doi: https://doi.org/10.1016/C2019-0-04933-3
- Ferziger, J. H., Perić, M., Street, R. L. (2020). Computational methods for fluid dynamics. Springer, 614.
- Wei, X. G., Li, J., He, G. Q. (2018). Swirl Characteristics of Vortex Valve Variable-Thrust Solid Rocket Motor. Journal of Applied Fluid Mechanics, 11 (1), 205–215. doi: https://doi.org/10.29252/jafm.11.01.27658
- Wang, C., Zhao, J., Li, X. (2019). Effect of chamber diameter of vortex gripper on maximum suction force and flow field. Advances in Mechanical Engineering, 11 (3), 168781401983740. doi: https://doi.org/10.1177/1687814019837401
- Rogovyi, A., Korohodskyi, V., Khovanskyi, S., Hrechka, I., Medvediev, Y. (2021). Optimal design of vortex chamber pump. Journal of Physics: Conference Series, 1741 (1), 012018. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012018
- Merzliakov, I., Pavlenko, I., Ochowiak, M., Ivanov, V., Agarwal, P. (2022). Flow Modeling in a Vortex Chamber of a Liquid–Steam Jet Apparatus. Processes, 10 (5), 984. doi: https://doi.org/10.3390/pr10050984
- Sharma, G., Majdalani, J. (2021). Effects of nozzle inlet size and curvature on the flow development in a bidirectional vortex chamber. Physics of Fluids, 33 (9), 093607. doi: https://doi.org/10.1063/5.0066121
- Sharma, G., Majdalani, J. (2022). Effects of various inlet parameters on the computed flow development in a bidirectional vortex chamber. Physics of Fluids, 34 (4), 043607. doi: https://doi.org/10.1063/5.0089443
- Babenko, V. V., Turick, V. N. (2008). Maket vikhrevykh struktur pri techenii potoka v vikhrevoy kamere. Prykladna hidromekhanika, 10 (82 (3)), 3–19.
- Turick, V., Kochin, V., Kochina, M. (2018). Examining the technique to control the structure of current in vortex chambers by wing vortex generators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (91)), 28–38. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121962
- Marsden, Dzh. E., Chorin, A. (2004). Matematicheskie osnovy mekhaniki zhidkosti. Moscow-Izhevsk: NITS «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika», 204.
- Chaplygin, S. A., Golubev, V. V. (1934). K teorii produvki tsilindrov dvigateley vnutrennego sgoraniya. Trudy TsAGI, 175, 3–46.
- Dyban, E. P., Epik, E. Ya. (1985). Teplomassoobmen i gidrodinamika turbulizirovannykh potokov. Kyiv: Nauk. dumka, 296.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Volodymyr Turyk, Viktor Kochin, Volodymyr Moroz, Dmytro Miliukov
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.
