Гидродинамические и тепловые процессы в пульсирующих турбулентных потоках
Разработка методов моделирования и оценки параметров в пульсирующих потоках, систематизация информации об их пространственно-временной структуре. Анализ физических механизмов влияния нестационарности потока на процессы переноса импульса и теплоты.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.02.2018 |
| Размер файла | 535,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
На правах рукописи
УДК 532.5 : 536.2
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени доктора технических наук
Гидродинамические и тепловые процессы в пульсирующих турбулентных потоках
Давлетшин Ирек Абдуллович
Специальности:
01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы
01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника
Казань, 2009
Работа выполнена в Исследовательском центре проблем энергетики КазНЦ РАН и Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева.
Научный консультант - докт. техн. наук Михеев Николай Иванович.
Официальные оппоненты - докт. техн. наук, проф. Фафурин Андрей Викторович;
докт. техн. наук, проф. Исаев Сергей Александрович;
докт. техн. наук Краев Вячеслав Михайлович.
Ведущая организация - Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.
Защита состоится «22» апреля 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.079.02 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, 10.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.
Автореферат разослан: 2009г.
Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доц. А.Г. Каримова.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Нестационарные процессы являются неотъемлемой частью работы различных технических устройств при запуске и останове, на переходных режимах. Часто в трактах установок возникают пульсирующие потоки. Источниками пульсаций может являться как периодическое изменение конфигурации элементов тракта, например, при работе лопаточных и поршневых машин, механизмов систем управления и регулирования, так и турбулентность потока. Важную роль в возбуждении колебаний потока играют акустические характеристики тракта, которые способствуют усилению определенных гармоник колебаний от источников пульсаций. В ряде случаев нестационарные режимы создаются преднамеренно, например, с целью интенсификации теплоотдачи при охлаждении лопаток турбины двигателя, в других - возникает необходимость борьбы с пульсациями для недопущения резонансных режимов и подавления шума.
Пульсирующие течения весьма многообразны. Это многообразие связано с большим набором чисел подобия, определяющих режим пульсирующего течения. Если для стационарного потока обычно используются числа Маха и Рейнольдса, для пульсирующих течений к ним добавляются еще как минимум два числа подобия, характеризующие относительную частоту и относительную амплитуду пульсаций. Необходимо также учитывать условия возникновения резонансных явлений в тракте.
На сегодняшний день нет методов надежного прогнозирования параметров турбулентных пульсирующих течений. Экспериментальные данные и результаты теоретических исследований относятся к ряду конкретных задач и не позволяют получить широкие обобщения в этой области. Из численных методов исследования наиболее перспективным представляется метод прямого численного моделирования нестационарных уравнений Навье-Стокса. Однако этот метод требует больших мощностей ЭВМ и на данное время получены лишь единичные результаты в этом направлении.
Получение информации о пространственно-временной структуре пульсирующих течений экспериментальными методами требует больших массивов данных. Современные средства измерений в этом плане имеют существенные ограничения. К примеру, термоанемометры имеют хорошие динамические характеристики, но для получения пространственной картины течения требуется большое их количество. Оптические методы измерений (например, PIV) могут давать мгновенную картину течения в интересующей области, но не отражают динамику процессов. В связи с этим исследование таких сложных течений, очевидно, требует комплексного подхода с применением теоретических и экспериментальных методов.
Задача становится еще более сложной, если пульсации потока сопровождаются отрывными явлениями. Информации по таким течениям крайне мало.
Таким образом, проблема разработки экспериментальных и расчетных методов исследования пульсирующих турбулентных течений, в том числе отрывных, получение и систематизация информации о пространственно-временной структуре, выявление механизмов взаимосвязи тепловых и гидродинамических процессов и закономерностей турбулентного переноса в таких потоках являются в настоящее время весьма актуальными.
Цель работы - развитие методов прогнозирования гидродинамических и тепловых процессов в пульсирующих турбулентных течениях.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка методов моделирования и оценки параметров в пульсирующих потоках;
- разработка методов экспериментального изучения тепловых и гидродинамических процессов в пульсирующем потоке;
- получение и обобщение экспериментальных данных по гидродинамическим и тепловым параметрам в турбулентных пульсирующих, в том числе отрывных, течениях;
- анализ физических механизмов влияния нестационарности потока на процессы переноса импульса и теплоты в пульсирующих течениях.
Научная новизна:
1. Созданы новые методы экспериментального изучения и прогнозирования гидродинамических и тепловых процессов в пульсирующих турбулентных течениях:
- численного моделирования нестационарных потоков в каналах переменного сечения при сложных граничных условиях;
- определения осредненной по времени теплоотдачи в условиях неравномерного распределения теплового потока вдоль канала на основе решения обратной задачи теплопроводности;
- оценки модуля вектора поверхностного трения в отрывной области по измерениям одной компоненты;
- визуализации пульсирующих течений.
2. Получены и обобщены экспериментальные данные по осредненным и турбулентным характеристикам гидродинамических и тепловых параметров в гладких каналах в пульсирующем потоке. Впервые установлена связь параметров пульсирующего потока не только с локальными значениями факторов нестационарности, но и с волновой структурой пульсирующего течения в канале. Предложена физическая модель, объясняющая обнаруженные в экспериментах эффекты немонотонного и аномального распределения параметров пульсирующего потока в канале. Сопоставлением результатов широкомасштабных экспериментальных и расчетных исследований подтверждена адекватность предлагаемого метода моделирования пульсирующих течений в канале, в том числе обнаруженных явлений. Выявлены области (по частоте) преимущественного влияния на параметры пульсирующего потока акустических колебаний и турбулентности.
3. Установлены механизмы и закономерности гидродинамических и тепловых процессов в пульсирующих турбулентных отрывных течениях. Показано, что механизмом обнаруженной в экспериментах высокой чувствительности отрыва потока и размеров отрывной области к пульсациям потока является взаимодействие турбулентности с наложенной нестационарностью с образованием в следе за препятствием регулярных крупномасштабных вихрей. Выявлена многократная интенсификация теплообмена в ближнем следе за препятствием по сравнению со стационарным режимом, механизмом которой является взаимодействие со стенкой регулярных крупномасштабных вихрей. На основе обобщения экспериментальных данных в широком диапазоне факторов нестационарности потока предложено критериальное соотношение для коэффициента теплоотдачи в отрывной области пульсирующего потока.
Получены расходные характеристики сужающих устройств в широком диапазоне относительных частот наложенных пульсаций.
Практическая ценность. Экспериментальная информация о пространственно-временной структуре течения, в том числе отрывного, и теплообмена при наложенных пульсациях скорости может быть использована для верификации различных методов моделирования турбулентных течений. Метод численного моделирования нестационарных потоков может быть использован в инженерной практике при проектировании и безопасной эксплуатации трубопроводов. Метод определения осредненного по времени коэффициента теплоотдачи может найти применение в измерениях теплоотдачи в сложных течениях. Результаты исследований по расходным характеристикам сужающих устройств в пульсирующем потоке могут быть использованы в расходометрии. Результаты обобщения характеристик поверхностного трения и теплового потока в стенку в пульсирующих турбулентных, в том числе отрывных, течениях могут быть использованы в инженерной практике при расчете теплообменных устройств.
Основные результаты работы вошли в отчеты по грантам Президента РФ (НШ-746.2003.8; НШ-8574.2006.8; НШ-4334.2008.8), РФФИ (02-02-16719; 03-02-16867; 03-02-96256-р; 05-02-16263; 06-08-00521; 07-08-00330; 08-08-12181-офи), по контракту с ФАНИ (№02.516.11.6025), аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)», ФЦП «Интеграция».
На защиту выносятся:
- Метод моделирования пульсирующего потока в канале переменного сечения, основанный на решении одномерных нестационарных уравнений газовой динамики и интегральных соотношений в зоне внезапного изменения сечения.
- Результаты исследования пространственно-временной структуры пульсирующих течений: волновая структура течений, экспериментальные данные о динамике мгновенных пространственных полей скорости потока, ее турбулентных пульсаций, давления, поверхностного трения.
- Результаты экспериментального исследования гидродинамических характеристик пульсирующего турбулентного отрывного течения: влияние наложенных пульсаций на распределения скорости, давления, поверхностного трения и их турбулентных пульсаций, а также на длину отрывной области; результаты визуализации кинематической структуры.
- Результаты экспериментального исследования и обобщения тепловых характеристик пульсирующего турбулентного отрывного течения: влияние наложенных пульсаций на распределение осредненного коэффициента теплоотдачи, на мгновенные значения теплового потока на стенке, на характеристики взаимосвязи гидродинамических и тепловых процессов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях КазНЦ РАН (2000 - 2008), Всероссийских школах-семинарах молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН В.Е. Алемасова (2000, 2004, 2006, 2008), Школах-семинарах молодых ученых и специалистов под рук. акад. РАН А.И. Леонтьева (2001, 2007), IV и VI Минских Международных форумах по тепломассообмену (Минск, 2000, 2008), Российских национальных симпозиумах по энергетике (Казань, 2001, 2006), III и IV Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 2002, 2006), XXVI и XXVII Сибирских теплофизических семинарах (Новосибирск, 2002, 2004), Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях (Казань, 2002, 2005), Международных школах-семинарах «Модели и методы аэродинамики» (Евпатория, 2005, 2006, 2007, 2008), IV Международном симпозиуме по турбулентности и тепло-массопереносу (Анталия, 2003), Международных конференциях по методам аэрофизических исследований ICMAR (Новосибирск, 2007, 2008).
Публикации. Автор имеет 66 научных трудов. Основные результаты диссертации опубликованы в 60 работах.
Личный вклад автора заключается в следующем: идеи, разработки и результаты, вынесенные на защиту, полностью принадлежат автору, а именно: постановка общей цели и конкретных задач исследования, разработка методов исследования, выполнение основной части экспериментов, анализ и обобщение результатов исследований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 298 стр., в том числе 143 рисунка, 3 таблицы. Список литературы включает 311 наименований.
Содержание работы
Во введении приводится обоснование актуальности темы исследования, сформулированы цель, задачи работы и основные положения, которые выносятся на защиту, показан личный вклад соискателя в приведенные в диссертации результаты.
Структурное построение диссертации отражает порядок решения поставленных задач. После критического обзора литературы по теме (глава 1) изложены созданные автором новые методы исследования и прогнозирования характеристик пульсирующих потоков (глава 2). Глава 3 посвящена экспериментальному и расчетному исследованию волновой структуры пульсирующего турбулентного течения в гладком канале. С использованием полученной информации о локальных параметрах потока в главе 4 приведены результаты исследований кинематической картины пульсирующего отрывного течения при различных положениях отрывной области относительно волновой структуры. В главе 5 приведены экспериментальные данные и результаты обобщения теплообмена в турбулентном пульсирующем течении (как в гладком канале, так и в отрывном потоке). Исследованы взаимосвязи между гидродинамическими и тепловыми процессами в этих течениях.
Для удобства восприятия экспериментальные данные и результаты расчетов чаще всего представлены в размерной форме, а обобщения - в числах подобия. Расход рабочей среды привязан к эталонным критическим соплам, используемым в экспериментах.
В первой главе рассмотрены современные представления о структуре нестационарных, в том числе пульсирующих, течений. Проанализированы теоретические и экспериментальные подходы к проблеме описания гидродинамических и тепловых процессов в нестационарных течениях. Рассмотрена проблема получения экспериментальной информации в турбулентных нестационарных течениях.
Приведен критический обзор исследований потоков в условиях гидродинамической нестационарности по работам следующих авторов: И.С. Громека, Б.М. Галицейский, Е.В. Якуш, Э.К. Калинин, В.К. Кошкин, Г.А. Дрейцер, В.М. Краев, У.Р. Лийв, В.И. Букреев, В.М. Шахин, Е.П.Валуева, В.Н. Попов, Н.Н. Ковальногов, Ж. Кусто, А. Депозер, Р.Худевиль, R.M. Curtet, J.P. Girard, T. Mizushina, T. Maruyama, Y. Siozaki, B.R. Ramaprian, S.W. Tu, M.A. Habib, A.M. Attya, S.A.M. Said, R.C. Martinelli, L.M.K. Boelter, E.B. Weinberg, S. Yakahi и др. Отмечается, что экспериментально выявлены особенности профилей скорости, ее среднеквадратических пульсаций, рейнольдсовых напряжений, коэффициента турбулентной вязкости в потоках с ускорением и замедлением. Определено влияние нестационарности на гидравлическое сопротивление и теплоотдачу. Показано, что квазистационарные методы исследования имеют ограниченную область применения. Например, в пульсирующих течениях наблюдается несоответствие турбулентного напряжения и градиента продольной скорости, приводящее к отрицательному значению турбулентной вязкости, определяемой согласно гипотезе Буссинеска.
Существенно меньше информации по структуре течений в условиях тепловой нестационарности (В.К. Кошкин, Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, В.М. Краев, Б.В. Перепелица, Д.М. Драйвер, Х.Л. Сигмиллер, Дж.Г. Марвин и др.). Многообразие форм и проявлений нестационарности не позволяет определить универсальные критерии этих процессов. Полученные зависимости имеют ограниченный характер и могут применяться лишь в узких диапазонах соответствующих параметров конкретных задач. Получение обобщающих зависимостей в нестационарных потоках требует детальных исследований тепловой и кинематической структуры течений (как экспериментальным путем, так и численным моделированием).
Проведен анализ различных работ по классификации турбулентных пульсирующих течений (М.М. Григорьев, В.В. Кузьмин, А.В. Фафурин, L.W.A.Carr, B.R. Ramaprian, S.W. Tu, T. Mizushina, T. Maruyama, H. Hirasawa и др.). Показано, что предлагаемые классификации строятся в основном на особенностях влияния наложенных пульсаций на кинематическую структуру течения. Однако в этих классификациях из рассмотрения выпадает существенная характеристика пульсирующих течений - волновая структура.
Приведен обзор работ по исследованию отрывных течений. В разные годы решением задач в этой области занимались А.И. Леонтьев, В.И. Ивин, Л.В. Грехов, П.Л. Комаров, А.Ф. Поляков, Г.И. Ефименко, Е.М.Хабахпашева, А.В. Довгаль, В.В. Козлов, Е.В. Власов, А.С. Гиневский, Р.К. Каравосов, В.И.Терехов, Н.И. Ярыгина, М.Г. Кталхерман, Р.Б.Шляжас, Е.П. Дыбан, Э.Я.Эпик, Р. Симпсон, Фогель, Д.К. Итон, Т.Ота, Кон, Дж.П. Джонстон, Исомото, Хонами, П. Чжен, S. Masuda, H. Oozumi, K. Yoshisumi, S. Kyuro, K.Masaru, P. Bradshaw, F.Y. Wong, W.J. Devenport, E.P. Sutton, Nishiyama, T.Kawamura, S. Tanaka, I. Mabuchi, M. Kumada, Y.Sugawara, M. Yamamori, J.Mimatsu и др. Определены основные характеристики отрывного течения; влияние на отрыв и присоединение потока различных факторов: степени турбулентности и толщины пограничного слоя набегающего потока, градиента давления. Показано, что даже при стационарном внешнем течении отрывная область имеет существенно нестационарную структуру. Получены распределения коэффициента теплоотдачи в отрывной области.
Крайне мало данных по отрывным течениям в условиях наложенной нестационарности (П. Чжен, S. Chin, H.J. Sung, G.R. Ludwig, S. Tavoularis, R.K. Singh, F.K. Moore, J.C.III. Williams, R.A. Despard, J.A. Miller и др.). Показаны теоретические подходы к решению некоторых задач в основном при ламинарном режиме течения. Анализ отрыва нестационарного потока показал, что здесь в первую очередь требуется выработка критериев отрыва и присоединения потока. Условие равенства нулю поверхностного трения на стенке, справедливое для точек отрыва и присоединения стационарного потока, в случае нестационарного течения не будет однозначной характеристикой отрывных явлений.
Рассмотрено современное состояние исследований турбулентных течений методами численного моделирования на основе работ И.А.Белова, С.А. Исаева, Е.П. Валуевой, В.Н. Попова, А.Ф. Курбацкого, K. Kodama, A.Scotti, U. Piomelli и др. Сложность применения численных методов к нестационарным пульсирующим течениям заключается в проблеме описания турбулентности потока: выбор адекватной модели в методах RANS или учет всех масштабов турбулентности в методах прямого численного моделирования (DNS). В случае изменения геометрии канала во времени возникает необходимость использования в расчетах динамических сеток.
Приведен обзор современных методов измерений по работам следующих авторов: В.Е. Алемасов, Г.А. Глебов, А.П. Козлов, Г.С.Берлин, Б.П. Устименко, В.Н. Змейков, А.А. Шишкин, Л.П. Ярин, А.Л. Генкин, В.И.Кукес, Б.С. Ринкевичюс, И.Л. Повх, С.В. Алексеенко, А.В. Бильский, Д.М. Маркович, Н.А. Фомин, В.И. Корнилов, Ю.А. Литвиненко, О.А.Геращенко, С.З. Сапожников, В.Ю. Митяков, А.В. Митяков, Льюис, Кабота, Р.В. Вестфал, Д. Коулз, А.Дж. Уодкок, R.J. Adrian, L.J.S. Bradbary, P.M. Downing, J. H. Preston, J.E. Mitchell, T.J. Hanratty и др. Показано, что экспериментальное изучение нестационарных турбулентных течений имеет свои особенности и предъявляет определенные требования к средствам измерений - по быстродействию, чувствительности к направлению потока.
На основании проведенного критического обзора правомерно утверждать, что в современной гидродинамике и теплофизике существует проблема описания пульсирующих турбулентных, в том числе отрывных, течений. Решение этой проблемы требует комплексного подхода с применением теоретических и экспериментальных методов.
Сформулированы цели и задачи исследования.
Во второй главе приведено детальное описание и основные характеристики экспериментальных установок, рабочих участков и средств измерения. Изложены разработанные автором новые методы исследования.
Эксперименты выполнялись с использованием установки, схема которой приведена на рис. 1. Визуализация кинематической картины течения выполнялась на установке, изображенной на рис. 4. Во всех экспериментах на вход в канал подавался воздух из атмосферы.
Первая экспериментальная установка (рис. 1) состояла из рабочего участка 1, устройства для создания пульсаций расхода (пульсатора) 2, ресивера 3 объемом 0,5 м3, набора критических сопл 4 и турбокомпрессора 5, работающего на всасывание. Пульсации расхода обеспечивались профилированной вращающейся заслонкой 7, периодически перекрывающей отверстие 6 герметичного отсека 2.
Рис. 1. Экспериментальная установка
Выбранные конфигурации отверстия и заслонки при ее равномерном вращении обеспечивали близкий к гармоническому закон изменения площади проходного сечения. Заслонка приводилась во вращение электроприводом с регулируемой и стабилизируемой частотой вращения. Конструкция устройства для создания пульсаций расхода обеспечивала возможность регулирования амплитуды пульсаций расхода посредством изменения степени перекрытия отверстия S. Электронный блок цифрового управления приводом вращающейся заслонки пульсатора обеспечивал весьма стабильное воспроизведение режимов по частоте пульсаций.
Для изучения пространственно-временной структуры пульсирующего турбулентного течения использовался канал большой протяженности с внутренним диаметром D=64 мм длиной L=5,5 ч 10 м, т.е. выполнялось условие L>>D. Измерения параметров потока проводились одновременно в двух сечениях канала: первое - на расстоянии l1 (5-7 м) от входа и второе - на расстоянии lх от первого сечения. Измерялись скорость потока, пульсации давления, продольная компонента вектора поверхностного трения и перепад статического давления между сечениями. Эксперименты на данном рабочем участке позволяли получить динамику двумерной картины течения (по продольной координате и радиусу канала) в пульсирующем потоке, а также одномерные распределения по длине канала параметров на стенке - статического давления и продольной компоненты вектора поверхностного трения.
Изучение закономерностей гидродинамических процессов отрывного пульсирующего турбулентного течения проводилось в канале с перемещаемым препятствием. Труба (d1 =50 мм) с диафрагмой (соплом) на торце телескопически перемещалась внутри другой трубы (D = 64 мм), оснащенной датчиками. При перемещении трубы изменялось положение датчиков относительно препятствия и отрывной области. Общая длина канала при этом была переменной (от 1360 до 1850 мм; в другом исполнении от 860 до 1350 мм).
С целью изучения гидродинамических и тепловых процессов на дорезонансных режимах пульсирующего течения был разработан короткий рабочий участок (рис. 2). При этом длина канала была достаточной, чтобы граничные условия не влияли на присоединение потока.
Рабочий участок представлял собой круглую металлическую гидравлически гладкую трубу 2 с внутренним диаметром D = 64 мм и длиной L = 468 мм. Участок собирался из составных элементов - колец длиной 20, 40, 60, 100 мм и двух измерительных участков длиной 42 мм. В сечении I канала устанавливался измерительный участок с датчиком продольной компоненты вектора поверхностного трения x 4, датчиком измерения скорости потока на оси канала U и микрофоном для измерения пульсаций давления, а в сечении II - датчик скорости потока на оси и микрофон. Сборка канала из составных элементов позволяла перемещать измерительный участок I по длине трубы x с шагом 20 мм при неизменном общем размере канала. Между сечением, находящимся на расстоянии 20 мм от входа, и сечением I измерялся перепад статического давления Р. На входном торце трубы устанавливались диафрагмы 1 с диаметром d0 отверстия от 20 до 50 мм.
Рис. 2. Безрезонансный канал
Этот же рабочий участок использовался и для тепловых измерений. В этих экспериментах вместо датчика поверхностного трения устанавливался датчик теплового потока 4. Теплообмен между потоком рабочей среды (воздухом) и стенкой создавался предварительным нагревом стенки на несколько десятков градусов. Нагрев стенки осуществлялся потоком горячего воздуха, пропущенного через электрический нагреватель. Измерение теплоотдачи производилось в процессе охлаждения стенки воздухом из окружающей среды. Разность температур потока и стенки в экспериментах измерялась дифференциальной хромель-копелевой термопарой, горячий спай которой был приварен к стенке, а холодный располагался в потоке. Измерения мгновенных значений теплового потока и разности температур проводились в одном и том же сечении канала.
Для измерения распределения статического давления в отрывной области использовался рабочий участок с внутренним диаметром D=64 мм и общей длиной L = 470 мм, по длине которого располагались штуцеры для отбора давления с шагом 10 мм.
Измерения распределения среднего по времени коэффициента теплоотдачи для потока в гладком канале и отрывном течении проводились с использованием специального измерительного участка (рис. 3). Участок представлял собой трубу с внутренним диаметром 64 мм, наружным диаметром 76 мм длиной 288 мм. Материал трубы - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т. Данная конструкция позволяла определять локальные значения коэффициента теплоотдачи на участке канала длиной 240 мм в пределах измерительного участка 4.
Рис. 3. Участок для измерений теплового потока
Участок имел на наружной стенке 25 поперечных пазов шириной 2 мм и глубиной 4 мм, расположенных с шагом 10 мм. Наличие таких пазов существенно уменьшало продольную теплопередачу по стенке вследствие теплопроводности и тем самым температурное поле стенки «контрастнее» отражало распределение потока тепла в стенку по продольной координате. Посередине между пазами были приварены горячие спаи 24 хромель-копелевых термопар 2 вдоль одной образующей. Снаружи рабочий участок был надежно теплоизолирован слоем изолона 3 толщиной 10 мм. При измерениях в отрывном течении в участок устанавливалась диафрагма 1 с диаметром отверстия от 20 до 50 мм. Проставка 5 позволяла доводить общую длину канала до L = 470 мм. При измерениях в гладком канале устанавливался предвключенный участок длиной 500 мм.
Исследование динамической структуры течения за различными препятствиями в пульсирующем потоке проводилось на установке дымовой визуализации (рис. 4). На расстоянии 0,3 м от плавного входа 1 устанавливалось препятствие (препятствия) 2 для отрыва потока. Канал установки имел квадратное сечение 0,4Ч0,4 м2 и длину L=2,73 м. Верхняя стенка канала 3 была выполнена из оргстекла и служила для наблюдения и фото-видеосъемки течений. Параметры течения выбирались такими, чтобы эффекты, связанные с периодической нестационарностью, проявлялись в экспериментах в области низких частот, доступных для визуального наблюдения и видеосъемки. Исходя из этого, исследования проводились в диапазоне частот наложенных пульсаций f = 0 ч 8 Гц.
На отсос
Рис. 4. Установка визуализации
Источниками дыма являлись пропитанные маслом нити из углеволокна 4, через которые пропускался электрический ток для их нагрева и испарения масла. Средняя скорость потока регулировалась изменением площади проходного сечения в устройстве создания пульсаций расхода 7 и контролировалась показаниями термоанемометра и цифрового измерителя давления ПРОМА-ИДМ, соединенного со штуцером 6 и измеряющего перепад давления на предварительно отградуированной диафрагме 5. Пульсации потока создавались периодическим перекрыванием проходного сечения вращающейся заслонкой. Динамика кинематической структуры течения записывалась на цифровую видеокамеру 8.
В работе при проведении экспериментальных исследований на различных рабочих участках в разных сочетаниях использовались: термоанемометрические датчики скорости потока совместно с аппаратурой DISA 55M; термоанемометрические датчики продольной компоненты вектора поверхностного трения (рис. 5) с аппаратурой DISA-55M; микрофоны и аппаратура RFT для измерений пульсаций давления; вакуумметры и измерители перепадов давления ПРОМА-ИДМ; хромель-копелевые термопары; градиентные датчики теплового потока (СПб ГПУ) на основе кристаллов висмута.
Рис. 5. Датчик продольной компоненты вектора поверхностного трения: 1 нить, 2 ножки, 3 выступ, 4 основание, 5 корпус
Сбор данных в процессе экспериментов в основном осуществлялся автоматически на персональный компьютер. Запись данных производилась с использованием 8-канального 10-разрядного АЦП с параллельным опросом и двух плат АЦП L-card, каждая из которых имела по 16 дифференциальных входов.
Разработан ряд новых методов исследования и прогнозирования гидродинамических и тепловых параметров пульсирующего турбулентного потока.
Предложен экономный метод расчета потока в канале большого удлинения с плавным или внезапным изменением его поперечного сечения по длине и по времени, основанный на одномерной адиабатической модели течения и учитывающий потери количества движения на трение (путевые потери) и потери давления в областях внезапного изменения сечения и поворота потока (местные потери).
Одномерные нестационарные уравнения газовой динамики включают уравнения неразрывности, сохранения импульса и энергии в виде:
(1)
где - время, x - продольная координата, - плотность газа, p - давление, u - скорость потока, F - площадь поперечного сечения канала.
Потери количества движения на трение и местные потери на участке x определяются по формуле
(2)
с использованием коэффициентов сопротивления трения отр (на калибр трубы эквивалентного диаметра d) и местного сопротивления ом. Для определения коэффициентов потерь используются их квазистационарные аналоги, в частности, для коэффициента сопротивления трения - соотношение Блазиуса отр = 0,3164/Re 0,25.
Замыкает систему уравнение состояния идеального газа
. (3)
На концах канала задаются граничные условия - непроницаемая стенка либо закон изменения по времени статического давления p() и площади проходного сечения F(). Последнее условие часто встречается на практике (регулирование расхода или давления обычно осуществляется путем изменения проходного сечения). В программной реализации метода предусмотрено либо табличное задание давления и/или площади проходного сечения по фазовому углу, либо изменение по гармоническому закону (4). При гармоническом законе задаются амплитуда, частота и фазовый угол, а изменение давления и/или площади на границе определяется как
(4)
где , - средние значения давления p и площади F; AP, AF - амплитуды изменения давления, площади с частотой f и начальной фазой ц0.
В начальный момент времени ( = 0) задаются постоянные значения p и e (на практике - температуры) потока по длине канала, а также нулевая скорость потока u = 0.
Численное интегрирование уравнений (1) выполнялось по схеме Годунова. Использовалась явная схема первого порядка. Применение неявной схемы для нестационарных задач не дает преимуществ, поскольку, несмотря на ее абсолютную устойчивость, интегрировать уравнения необходимо с малым шагом по времени, чтобы решение не «смазывалось». Поэтому шаг расчета по времени, ограниченный сверху для явной схемы минимальным для расчетной области временем пробега звуковой волной (с учетом скорости потока) шага сетки, представляется оптимальным.
Согласно схеме Годунова описание процессов обмена массой, количеством движения и энергией на границе между соседними объемами, на которые разбивается расчетная область, производится на основе решения классической задачи о распаде разрыва. Поскольку в дозвуковых потоках разрывы между параметрами потока в соседних узлах являются слабыми, в представленном методе применяется более простое акустическое приближение в решении задачи о распаде разрыва. В этом случае значения скорости потока, давления и плотности («большие» величины) на границе j между объемами слева и справа от границы (индексы j-1/2 и j+1/2) определяются как
(5)
где 0 и с0 - плотность газа и скорость звука в неподвижной среде.
Для областей слева и справа от разрыва определяются два значения R. На границах «большие» величины определяются с использованием (5) при заданных граничных условиях.
Тестирование метода на различных резонаторах (Гельмгольца, четверть- и полуволновом) показало хорошее согласование результатов расчета с классическими представлениями.
В работе предложен метод определения коэффициента теплоотдачи на основе динамики температурного поля стенки, т.е. решением обратной задачи теплопроводности. Принималось, что при гидродинамической нестационарности потока распределение среднего коэффициента теплоотдачи стационарно. Такое допущение является вполне оправданным для пульсирующих течений. Здесь имеется в виду, что время осреднения существенно больше периода колебаний скорости потока.
Определение распределения осредненного значения коэффициента теплоотдачи по продольной координате в цилиндрической трубе производится на основе решения уравнения теплопроводности:
.
Рассматривается двумерная осесимметричная задача, т.е. температура в стенке меняется по продольной координате и радиусу. Решение уравнения осуществляется при следующих краевых условиях: начальное условие: Т(r,x,0)=Т0 при ф=0; граничные условия:
q=a(х)DT(ф)
на внутренней стенке, q=0 на наружной стенке;
Т(ф)=Тст(ф) - показания термопар на стенке.
Здесь Т(r,x, ф) - температурное поле стенки, DТ(ф) - разность температур потока и стенки, r - текущий радиус, х - координата по длине, ф - время, а - коэффициент температуропроводности, q - плотность теплового потока, a - коэффициент теплоотдачи между потоком и стенкой.
В численной реализации минимизируется среднеквадратическое отклонение расчетных значений температур от измеренных.
Представлены результаты решения тестовых задач, в которых отыскивалось исходное распределение коэффициента теплоотдачи по динамике температурного поля стенки, полученной решением уравнения теплопроводности. Проверки показали хорошую работоспособность метода.
Разработан метод оценки среднего по времени модуля поверхностного трения на основе данных по продольной компоненте. Для различных случаев предложены оценочные соотношения для модуля вектора поверхностного трения:
- в области присоединения потока
; (6)
- в рециркуляционной области и области релаксации потока
. (7)
Тестовыми проверками показано хорошее совпадение оценок с непосредственно измеренными значениями модуля трения в различных областях отрывного трения.
В разделе главы, посвященном метрологическим характеристикам, определены погрешности измерений параметров:
- термоанемометрическими измерителями (скорости, поверхностного трения) с учетом прямой градуировки - не более 5% (относительная погрешность);
- измерителями давления ±10 Па (абсолютная) или ±1% (приведенная);
- градиентным датчиком теплового потока - не более 1% (относительная);
- коэффициента теплоотдачи - не более 12% (относительная).
Доверительная вероятность составляла 0,95.
В третьей главе приведены результаты экспериментальных и расчетных исследований пространственно-временной структуры, резонансных явлений, гидравлического сопротивления турбулентного пульсирующего течения в гладком канале.
В пульсирующем потоке текущие значения параметров (скорости, статического давления) представляются в виде суммы трех компонент:
U=<U>+Uп+Uґ, P=<P>+Pп+Pґ,
где <U> (<P>) - среднее по времени значение скорости (давления); Uп (Pп) - составляющая скорости (давления), обусловленная наложенными пульсациями, Uґ (Pґ) - турбулентная составляющая скорости (давления).
В работе проведено исследование влияния волновой структуры пульсирующего потока на профили скорости и турбулентности. Получены экспериментальные данные по скорости потока на оси канала, профилю скорости, продольной компоненте вектора поверхностного трения, пульсациям давления и перепаду статического давления на различных участках канала длиной L=5,5 ч 10 м.
Важнейшими характеристиками пульсирующего потока являются среднеквадратические значения пульсаций скорости
уU/<U> и давления уР/<сU2/2>.
Показано, что измерения параметров потока в одном сечении (или даже в нескольких сечениях) не дают полного представления о кинематической картине пульсирующего течения - характеры изменения параметров в различных сечениях не совпадают.
Сравнение экспериментальных данных и данных, полученных расчетным путем, показало их хорошее соответствие до 100 Гц (рис. 6). При более высоких частотах, по-видимому, существенный вклад в пульсации вносит турбулентная составляющая, которая в модели не учитывается.
Рис. 6. Среднеквадратические пульсации скорости потока в канале длиной L = 8 м на расстоянии 5 м от входа: 1 - эксперимент; 2 - расчет
Двумерная картина течения (в осесимметричном канале) характеризуется, в том числе, и профилями (распределениями по поперечной координате) различных параметров. Одновременные измерения профиля скорости в канале проводились в двух сечениях 1 и 2 измерительного участка: на расстояниях 5 м и 7,18 м от входа.
Динамику процессов характеризуют условно-осредненные профили скорости потока во входном и выходном сечениях измерительного участка трубы. Условное осреднение проводилось по фазе пульсаций давления р' в ближнем ко входу сечении измерительного участка (в качестве условия =0° был принят переход через 0 пульсаций давления в измерительном сечении 1 в фазе нарастания давления).
На рис. 7 представлены условно-осредненные безразмерные (отнесенные к безусловной скорости потока на оси) профили скорости
<U*>= <U>/Uo
при различных значениях фазового угла. Здесь же для сравнения приведены профили по закону «1/7». Следует отметить, что на всех частотах профили скорости, осредненные за большое число периодов, были довольно близки к профилю «1/7».
Полученные результаты согласуются со следующими, в том числе и известными, положениями:
- в фазе нарастания давления (убывания скорости) профиль скорости становится менее заполненным (Дрейцер, Краев);
- в двух сечениях в один и тот же момент времени профили скорости отличаются, что свидетельствует о наличии между этими сечениями областей с интенсивным изменением давления (плотности) по времени. На резонансных режимах течения отличие составляет 50% на оси и 60% - вблизи стенки;
- параметры потока отражают волновую структуру течения: имеются сечения с максимальными (пучности) и минимальными (узлы) амплитудами пульсаций скорости (Галицейский, Валуева).
На основе полученных условно-осредненных профилей скорости были определены зависимости толщины вытеснения д* и толщины потери импульса д** пограничного слоя от фазового угла наложенных пульсаций. Для осесимметричного случая эти величины находились следующим образом:
;
.
Рис. 8. Толщина вытеснения (а) и толщина потери импульса (б) пограничного слоя в трубе длиной L = 8 м в сечении 1 при расходе Q = 386,13м3/ч
Установлено, что толщина вытеснения и толщина потери импульса (рис. 8) определяются не только параметрами нестационарности потока, но и положением сечения относительно волновой структуры потока в канале: их значения в пучностях скорости на резонансных режимах в среднем за период колебаний заметно отличаются от соответствующих величин стационарного режима. В остальных случаях д* и д** в среднем за период довольно близки к стационарным значениям.
Во всем широком диапазоне факторов нестационарности потока, охваченном экспериментами, выполнено моделирование течений с использованием предложенного метода и сопоставлены результаты моделирования с экспериментальными данными.
Отмечено, что волновая структура пульсирующего течения существенно зависит от граничных условий. Для условий Fвых - var (площадь выходного сечения канала переменна во времени) и Pвых - var (давление в выходном сечении переменно во времени) получены заметно различные пространственно-временные картины течений.
На всех частотах при Fвых - var во входном сечении наблюдается ситуация, близкая к узлу давления и пучности скорости (рис. 9), а на противоположном конце канала, в зависимости от частоты наложенных пульсаций, - различные картины: от узлов скорости (пучностей давления) до пучностей скорости (узлов давления), включая промежуточные состояния.
На большей части длины канала существуют моменты времени, когда статическое давление превышает давление на входе, т.е. амплитуда пульсаций давления зачастую существенно больше скоростного напора. Для потока воздуха со скоростью U~30 м/с скоростной напор сU2/2~550 Па. Из распределений амплитуды давления (рис. 9) видно, что на всех частотах почти везде по длине канала пульсации давления превышают скоростной напор, причем превышение может быть 15-кратным. Данный факт был обнаружен и в экспериментах.
Рис. 9. Распределения статического давления Р (а) и скорости потока U (б) по длине канала в различные моменты времени
Отличительной чертой пульсирующего потока при высоких амплитудах пульсаций скорости является немонотонный характер изменения по длине канала средних по времени значений статического давления (рис. 10) и скорости потока. Причем немонотонность тем существеннее, чем ближе резонансная частота, т.е. когда происходит существенный рост амплитуд.
На основе результатов расчетов и экспериментальных данных предлагается следующий механизм формирования кинематической структуры потока при наложенных пульсациях расхода.
При низких частотах наложенных пульсаций, когда длина звуковой волны много больше длины канала (л>>L), поток можно рассматривать как квазистационарный. В этих случаях течение можно представить как совокупность плавно меняющихся стационарных режимов. Распределения осредненных параметров по длине канала не отличаются от распределений для стационарного режима.
С приближением частоты наложенных колебаний к первой резонансной моде (L=1/4л) и выше параметры течения (даже осредненные по времени) будут весьма существенно зависеть от частоты и амплитуды пульсаций - вплоть до появления положительных градиентов давления по длине канала (рис. 10). При этом влияние степени турбулентности на основные параметры потока (на распределения осредненных значений давления, скорости и их амплитуд колебаний) все еще мало. Под турбулентными пульсациями в данном случае понимаются пульсации параметров без учета вынужденных колебаний. Это означает, что пульсирующий поток до 5-й резонансной моды (в данном случае f = 95 Гц) можно рассматривать как одномерное движение колеблющегося газа, поэтому прогноз его кинематической структуры возможен на основе одномерной модели без учета турбулентности.
При частотах наложенных пульсаций выше 5-й резонансной моды на кинематическую картину течения существенное влияние оказывает уже степень турбулентности потока, которая, в свою очередь, изменяется под действием вынужденных колебаний. Таким образом, анализ пульсирующего течения в канале можно вести в двух диапазонах.
Первый диапазон - частоты наложенных пульсаций до 5-й моды. Здесь параметры пульсирующего течения в канале в целом определяются закономерностями распространения колебаний в одномерном потоке газа даже в условиях больших амплитуд на резонансных режимах и без учета турбулентности потока.
Второй диапазон - частоты выше 5-й резонансной моды. Здесь прогноз параметров течения требует учета степени турбулентности потока.
Резонансные моды в работе определялись на основе распределения максимальной (по длине канала) амплитуды пульсаций скорости AUmax или давления APmax в канале по частоте наложенных пульсаций и соответствовали модам четвертьволнового резонатора.
Для выявления механизмов немонотонного характера зависимости параметров по длине канала рассмотрены распределения <Р> и <сU2> на резонансных режимах, где эта немонотонность выражена наиболее сильно (рис. 10).
Рис. 10. Распределения <Р> и <сU2> на резонансных режимах
Из графиков (рис. 10) видно, что координаты максимумов и минимумов <Р> и <сU2> взаимосвязаны: максимуму <Р> соответствует минимум <сU2>, и наоборот. Отсюда немонотонному распределению осредненного статического давления по длине канала предлагается следующее объяснение. В условиях колебаний скорости потока с большой амплитудой и при наличии узлов и пучностей распределение <сU2> по длине канала становится немонотонным (даже при линейном характере распределения средней скорости <U>). В этих условиях, исходя из законов сохранения энергии и импульса должно происходить перераспределение между <Р> и <сU2>, т.е. увеличение (уменьшение) осредненного скоростного напора будет приводить к уменьшению (увеличению) осредненного статического давления. Иными словами, немонотонность распределения по длине канала осредненного статического давления вблизи резонансных частот вызывается немонотонностью распределения осредненного скоростного напора, появление которой вызвано наличием узлов и пучностей с большими амплитудами колебаний скорости потока.
Проведено исследование влияния наложенных пульсаций расхода на гидравлическое сопротивление канала. По результатам экспериментов выявлено, что зависимость приведенного перепада давления P* = (d/lx)P/(U2/2) на измерительном участке (lx =2,18 м) установки от частоты f во всем диапазоне ее изменения имеет немонотонный характер (кривая 1 на рис. 11), который остается практически неизменным при варьировании среднего значения расхода Q (207 - 386 м3/ч). Можно выделить несколько достаточно узких диапазонов изменения частоты пульсаций, в которых P* принимает минимальное (максимальное), а при некоторых значениях f - отрицательные значения. Полученные данные хорошо воспроизводятся при многократном повторении эксперимента. Здесь же показана зависимость этого перепада, посчитанная по предлагаемой модели (кривая 2 на рис. 11).
Рис. 11. Перепад статического давления на участке круглой трубы от частоты f: 1 - эксперимент; 2 - расчет
На стационарном режиме полученный перепад давления удовлетворяет соотношениям Никурадзе и Блазиуса. Количественно экспериментальные и расчетные данные хорошо согласуются в области низких частот (<100 Гц). В области высоких частот с экспериментом согласуется характер зависимостей, но наблюдается некоторое количественное различие. Отличие, по-видимому, связано с взаимодействием наложенных пульсаций с турбулентностью, которое становится существенным при приближении линейного (временного) масштаба пульсаций к масштабам турбулентности. Модель данное обстоятельство не учитывает. Аналогичные данные были получены для рабочего участка канала длиной L = 10м.
Полученные результаты по параметрам пульсирующего течения в канале представляются значимыми в практическом плане - при проектировании и эксплуатации газопроводов. Эксплуатация газопровода связана с изменениями режимов потребления газа, что в свою очередь создает необходимость регулирования подачи газа поставщиком. В такой ситуации система регулирования может привести к нежелательному режиму автоколебаний потока. Адекватный и быстрый прогноз параметров нестационарного режима течения в этом случае позволит эффективно выбрать или настроить систему регулирования.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований гидродинамических характеристик турбулентного отрывного пульсирующего течения с учетом особенностей пространственно-временной структуры турбулентного пульсирующего течения, выявленных в предыдущей главе.
Исследования проводились на экспериментальной установке (рис. 1) с рабочими участками в двух вариантах и установке визуализации (рис. 4). Отрывное течение в длинном канале (с точки зрения возникновения резонансных явлений) исследовалось на экспериментальной установке с рабочим участком длиной от 1360 до 1850 мм. Объемные расходы воздуха составляли Q = 25,8 ч 180,6 м3/ч. При этом среднерасходная скорость потока в трубе 2 (D = 64 мм) рабочего участка составляла U = 2,2 ч 15,6 м/с, а число Рейнольдса Re = (1,0 ч 6,9)104 (Re = UD/). Исследовался отрыв потока за диафрагмами и соплами, диаметры проходных сечений которых составляли d0 = 20; 30; 40 мм (выступы высотой h = 22; 17; 12 мм). Исследовался также отрыв потока с кромки трубы 1 (рис. 2) d1 = 50 мм (обратный уступ высотой h = 7 мм). Сопла представляли собой сужающие устройства с закругленной передней кромкой (сопла ИСА).
...Подобные документы
В реальных жидкостях присутствует не один, а множество пузырьков и свойства жидкостей зависят от особенностей взаимодействия между пузырьками. Взаимодействия двух радиально пульсирующих пузырьков газа в жидкости ранние выведенной математической модели.
курсовая работа [608,7 K], добавлен 05.03.2008Термодинамические процессы в сухом и влажном воздухе. Термодинамические процессы фазовых переходов. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Уравнение переноса водяного пара в атмосфере. Физические процессы образования облаков. Динамические процессы а атмосфере.
реферат [487,9 K], добавлен 28.12.2007Основные положения и понятие волны. Волновые процессы. Волны и скорости волн. Волна - распространение возмущения в непрерывной среде. Распространение волны в пространственно периодической структуре, т.е. в твердом теле. Элементы векторного анализа.
реферат [84,4 K], добавлен 30.11.2008Удельная теплоемкость - отношение теплоты, полученной единицей количества вещества, к изменению температуры. Зависимость количества теплоты от характера процесса, а теплоемкости - от условий его протекания. Термодинамические процессы с идеальным газом.
реферат [81,5 K], добавлен 25.01.2009Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Частные случаи политропного процесса. Чем выгодна совместная выработка электроэнергии и теплоты. Коэффициент теплоотдачи, его физический смысл и размерность. Изменение внутренней энергии.
контрольная работа [709,8 K], добавлен 04.12.2013Установление возможности наблюдения эффекта переноса ядерной намагниченности, используя имеющееся лабораторное оборудование. Изучение влияния параметров исследуемых образцов на отношение переноса намагниченности. Описание импульсной последовательности.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 30.08.2012Физико-химические процессы при воздействии плазменной струи (дуги). Тепловые процессы, материалы при плазменном нагреве. Фазовые и структурные превращения при плазменном нагреве металлов. Влияние скорости нагрева и охлаждения на величину зерна аустенита.
монография [4,5 M], добавлен 10.09.2008Тепловые режимы радиоэлектронных средств (РЭС). Методика теплового моделирования блока РЭС на основе модели однородного анизотропного тела. Параметры модели пакета РЭС. Выделение элементарной тепловой ячейки и составление схем теплопередачи в ней.
курсовая работа [314,6 K], добавлен 15.12.2011Использование математических методов для определения основных физических величин моделей реальных материальных объектов. Расчет силы реакции в стержнях, угловой скорости кривошипа, нагрузки на опоры балки; построение графика движения материальной точки.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 02.12.2010Рассмотрение методов расчёта параметров электрической сети при нормальных и аварийных электромеханических переходных процессах, возникающих при изменениях состояния системы. Влияние параметров генераторов на статическую и динамическую устойчивость.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 21.08.2012Закономерности переноса и использования теплоты. Сущность термодинамического метода исследования, решение инженерных задач по преобразованию тепловой и механической энергии, определение термического коэффициента полезного действия в физических системах.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 20.10.2012Порядок построения профиля канала переменного сечения. Методика расчета параметров газового потока. Основные этапы определения силы воздействия потока на камеру и тяги камеры при разных вариантах газового потока. Построение графиков изменения параметров.
курсовая работа [446,2 K], добавлен 18.11.2010Поля скоростей в потоках при их движении и продолжительность пребывания в промышленных аппаратах. Идеализированные и неидеализированные модели гидродинамической структуры потоков, их сравнительная характеристика и описание, внутренняя структура.
презентация [119,2 K], добавлен 29.09.2013- Термодинамические процессы. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния
Взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и работой; методы исследования основных термодинамических процессов, установление зависимости между основными параметрами состояния рабочего тела в ходе процесса; изменения энтальпии, энтропии.
реферат [215,5 K], добавлен 23.01.2012 Исследование свойств теплопроводности как физического процесса переноса тепловой энергии структурными частицами вещества в процесс их теплового движения. Общая характеристика основных видов переноса тепла. Расчет теплопроводности через плоскую стенку.
реферат [19,8 K], добавлен 24.01.2012Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Локальный критерий Нуссельта. Влияние физических свойств жидкости на теплоотдачу. Плотности потоков теплоты и импульса при турбулентном режиме течения вдоль плоской стенки. Конвективный теплообмен шара.
лекция [3,1 M], добавлен 15.03.2014Преобразование тепловой энергии в механическую турбинными и поршневыми двигателями. Кривошипный механизм поршневых двигателей внутреннего сгорания. Схема газотурбинной установки. Расчет цикла с регенерацией теплоты и параметров необратимого цикла.
курсовая работа [201,3 K], добавлен 20.11.2012Тепловая схема и основные принципы работы контура многократной принудительной циркуляции реакторной установки АЭС. Гидродинамические процессы в барабан-сепараторе реактора РБМК. Совершенствование контроля энерговыделения по высоте активной зоны реактора.
курсовая работа [446,4 K], добавлен 21.12.2014Расчетные тепловые нагрузки района. Выбор системы регулирования отпуска теплоты. Построение графика для отпуска теплоты. Определение расчетных расходов сетевой воды. Подбор компенсаторов и расчет тепловой изоляции. Подбор сетевых и подпиточных насосов.
курсовая работа [227,7 K], добавлен 10.12.2010
