Диссертация (1025841), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

(в томтчислле и66комбинированные).Длягидрогазодинамическихрасчетовнаибольшуюпопулярность имеет метод построения структурированной гексагональнойсетки с дополнительным «загущением» сетки в области пограничного слоя.Преимуществаданногометодапереддругими(значительноменьшееколичество элементов необходимое для разбиения расчетной области безпотери качества) особенно сильно сказывается на числе контрольных объемовпри необходимости разбиения протяженных кольцевых или цилиндрическихканалов, тонких щелей, в которых один из характерных размеров многократноотличается от других.Проверка влияния размерности сетки на результаты расчета проводиласьпутем сравнения результатов расчета течения газа в расчетной области приразличной степени дискретизации [101].

Количество итераций, необходимоедля сходимости расчета определялось по уровню «невязок». В качествеисследуемого параметра рассматривался расход газа, протекающий черезрасчетную ячейку. Степень разбиения расчетной области представлена вТаблице 3.1.В результате проведенных расчетов было выявлено, что при увеличенииколичества элементов разбиения значение массового расхода рабочего газачерез ячейку возрастает до значения G р  0,274 г/с и дальнейшее увеличениеколичества элементов на результаты расчета влияния не оказывает. НаРисунке 3.4показаноизменениеотносительногоотклонениязначениймассового расхода от действительного ( G  G / G p ). Анализ этого графикапоказывает, что достаточная точность расчета достигается при разбиениисегмента расчетной области свыше 25000 элементов.

При этом положениеповерхностей (Рисунок 3.5), на которых значения проекций скоростей течениягаза на ось пробирки принимают значения 0,1; 0,01; 0,001 м/с соответственноменяется незначительно.676Таблицаа 3.1.Числоэллементовв1009502624085998021340043155000,2550,2600,22670,2720,2774Виид «сеткии»ЗЗначениеммассовогоорассхода черезяччейку, г/ссВ резулльтате прроведенныых расчеттов было выявленоо, что прии увеличеениигазаколиичества элементовэв разбиенния значение масссового ррасхода рабочегорчереез ячейкуу возрастаает до знначения G р  0,2744 г/с и даальнейшее увеличеениеколиичества элементоов на реезультатыы расчетаа влияниия не окказывает. На686Рисуунке 3.4показанноизменнениеотносителоьногооотклоненииязначеениймасссового раасхода от действиттельного ( G ).Рисуноок 3.4.

Заввисимостьь отклонеения значений мас сового раасхода газза отколиччества элеементов «сетки»Анализз этого графикагпоказываает, что достаточнная точнность рассчетадосттигается при раазбиении сегментта расчетной оббласти свыше 255000элемментов. ПриПэтомм положеение повверхностеей (Рисуннок 3.5), на котоорыхзначчения прроекций скоростейй течениия газа нан ось ппробиркии приниммаютзначчения 0,1;; 0,01; 0,0001 м/с сооответстввенно менняется неззначителььно.Для даальнейшиих расчеттных иссследованиий сегменнт расчеттной облластиразббивался нан 50000 элементовэв, что соответствуеет погрешшности меенее 4%.3.55.Числеенные иссследованнияПри чиисленном исследоввании теччения рабоочего газаа в проточчной полостииспаарителя рассматриривается раасчетная область (  2 ) (Рисуунок 2.3)), описаннная вГлавве 2.Уссловияпроведенниячислленныхисследовванийсовпадаютстсописсанными в разделле 3.2.

РРасчеты проводилипись при различныых значенниях696давлления раббочего гааза на вхходе в расчетнуюрю областьь pвх и соотношеенияплощщадей вхходного и выходноого сечениия s , определяемоого по формуле (3..6), атакжже различчными знаачениямии расстоянния h от среза напправляющщей трубкки досвоббодной пооверхностти жидко сти.22Sвх d пр  d 2s.Sвыхd12(3.6)Рисуннок 3.5. Форма и пооложениее поверхнностей  y  0,1;0,01;0,001 м//с вррасчетной областии70На Рисунке 3.6 представлены зависимости перепада давления междувходной и выходной границей расчетной области от объемного расходарабочего газа, полученные в ходе численного исследования, и теоретическаярасходная характеристика побудителя расхода газа при различных режимахработы.

Точки пересечения этих зависимостей определяют параметры работырасчетной ячейки при ее различных геометрических параметрах.На Рисунке 3.6 видно, что наибольшее значение расхода газа приодинаковых перепадах давления на границах расчетной области имеет криваясоответствующая одинаковым площадям входного и выходного сечения. Этообъясняется изменением гидравлического сопротивления рабочей ячейки взависимости от ее геометрических параметров.На основе полученных зависимостей перепада давления от расходарабочего газа были получены характеристики работы побудителя расходарабочего газа в зависимости от геометрии рабочей ячейки (Рисунок 3.7). Сиспользованием формулы (3.7) были получены зависимости скорости газа навходе в расчетную область от параметра s (Рисунок 3.8).вх  G / S вх(3.7)Полученные результаты показывают, что зависимость скорости течениягаза на входе в расчетную область от соотношения площадей входного ивыходного сечений имеет «острый» максимум.На Рисунок 3.9 представлено распределение проекций скорости течениярабочего газа в цилиндрической области на ось для характеристик 1-6(Рисунок 3.6) при перепаде давления p  400 Па .

Красным цветом обозначенаскорость газа превышающая 0,1 м/с , синим цветом – равная 0. Для удобствавсе значения проекций отображаются по модулю.Для определения значения толщины зоны градиента концентрациинеобходимо определить положение поверхности, на которой концентрацияпаров испаряемой жидкости близка к 0. Определим зависимость удельного717масссового раасхода гааза протеекающегоо через единичноее попереччное сечеениепроббирки от значенияя осевой ппроекции скоростии:g    г y .(3.8)РРисунок3.6. Расходдная хараактеристика расчеттной облаасти  2 :кривыее 1-6: завиисимостии перепадаа давлениия от расххода рабочего газа призначчениях s равных 0,23;014,055; 5,25; 0,,53; 2,27; 0,95 сооттветственнно; кривыые 710: расходные характеристтики побуудителя расходаргааза при знначенияхннапряженния питанния 12В; 9В;9 7,5В; 6В соотвеетственнооПри знначении удельногоуо массовоого потокка пара меенее 1% от удельнногомасссового потокапраабочего ггаза концентрациия пара в парогаазовой сммесистреемится к 0.0 Таким образом, сравниваая потоки пара и гааза, можнно определлитьтекуущее знаачение тоолщины зоны граадиента концентррации при различчныхпарааметрах [102].727Риисунок 3.77.

Зависиммость рассхода рабочего газза от соотнношенияплоощадей вхходного и выходноого сеченния расчеттной облаасти s при различнныхперепадах давленния: 1 –  p  400 ПаП ; 2 – p  200 Паа ;3 – p  100 ПаРиисунок 3.88. Зависиммость рассхода рабочего газза от соотнношенияплоощадей вхходного и выходноого сеченния расчеттной облаасти s при различнныхперепадах давленния: 1 –  p  400 ПаП ; 2 – p  200 Паа ;3 – p  100 Па737Риисунок 3.99. Распредделение скоростейсй рабочегоо газа в оббласти  2 .Удельнный масссовый пооток парра с учеетом поттока Стеефана моожноопрееделить поп формууле (1.14) , приниммая в качеестве парааметра  D расстояяниедо пповерхноссти  y  0 . Зависиимость уддельного массовогомо потока пара водыы оттолщщины дииффузионнного слооя при постояннной темппературе жидкостти инулеевой влажжности раабочего гааза представлена нан Рисункке 3.10.РРисунок3.10.

Зависсимость удельногоуо потока ппара от тоолщиныдифффузионнного слоя  D747Обознаачим расстояние от плосккости срееза напрравляющей трубкии доточеек принаддлежащих условнной поверрхности, в котороой проекцция скороститечеения газа на ось цилиндра обращаеттся в 0, как h0  h0 ( x, y ) .

Тоогда значеениетолщщины зонны градиеента конц ентрациии можно будетбопрееделить поп формулле:h  h  h0  h d h ( x, y)dxdy0S dxdyy,(3.9)Sгде h – рассттояние отт среза напправляющщей трубкки до межжфазной границы.8г8На Риссунке 3.111 представвлено расспределенние проеккций скоррости течеениярабоочего газза в циллиндрической облласти на ось прии значеннии переппададавллений p  0,4 кППа и раззличных уровняхх нижнейй границцы расчеттнойоблаасти h . На Риссунке 3.112 показзаны значения сккоростей потока приразлличных пеерепадах давленияя p на грраницах расчетнойрй областии.Риссунок 3.11.

Распрееделение проекцийй скоростии теченияя газа приирразличномм положеннии межффазной грраницы: 1 – h  25 мм ; 2 – h  30 ммм;3 – h  35 ммм757Риссунок 3.12. Распрееделение проекцийй скоростии теченияя газа прииразлиичном перрепаде даввления: 1 – p  1000 Па ; 2 – p  2000 Па ;3 –  p  400 ПаП ; 4 – p  1000 ППаХорошшо видноо, что фформа и положение пов ерхностии  y  0,11 м/с(грааницы оббласти красногокцвета) практичеспски не изменяеттся.

Налиичиепереегиба даанной пооверхностти объяссняется сменойсннаправлеения течеениярабоочего газаа и, как следствие, наличиеем зоны с нулевойй скоростьью, в котооройпроиисходит трениетмеежду разннонаправлленными потокамии газа. Тааким обраазом,можжно сделать вывоод о линнейной зависимозсти значчения толлщины зонызграддиента коонцентрацции от пооложенияя межфаззной гранницы прии постояннныхпарааметрах потокапраббочего гааза.Зависимость знаачений уддельного массовогго потокаа пара от параметрра h0давленийпреддставленоо на Рисуунке 3.13. При увелличении перепадапй на граниицах767расччетной оббласти яддро потоока отдалляется отт межфаззной гранницы, одннакооблаасть теченния со скоростямии менее 0,,001 м/с практичеспски не сдввигается.Рисунок 3.13.

Характеристики

Список файлов диссертации