Пилипенко В.В. - Гидрогазодинамика технических систем (1062127), страница 16
Текст из файла (страница 16)
таким образом. общая зацача определения условвй возникновения опускного движения пузырей (мигрвции) разделяется на две более пр~ стае задачи: определенна критических уровней пульсации давления и эиброперегрузок; определения форы колебаний жидкости в емкости по заданным вибрациям на опорном элементе последней. Экспериыентвльнне исследования проводились на установке, схема которой приведена на рис.1. Установка состояла из вибростенда, небо. ра еыкоотей„ систеьщ барботирования газа и измерительной аппаратура, В качестве вибростенда использовался электродинеьщческий вибратор УВЭ 50/5-5000„ позволящвий получить прп вибрациях подвижного отола вннухдахщую силу - 10 кН(1000 кгс) в диапазоне частот 5- 4 5000 Гц. Усилитель вибратора управлялся от генератора синусоидальных оигнелов, что позволяло получать моногармояические колебания подвижного стола в указанном частотном диапазоне.
Исследуемые емкости представляли собой цилиндры вмсотой 400- 2000 мм и внутренним диаметром 400 мм, изготовленные из плексигласе (для обеспечения визуализации гидродинамической обстановки) и ащ миниевого сплава. Цилиндры имели фавнцн для состыковки их друг с другом и со сменными днищами. Сменные днища обладали разминай податливостью у эа счет различия в конструкционных материалах и радиусах гибв. Податливоств различных )Пищ изменялась в пределах (4,0 10 - 0,01 ° 10 ) Н/)4(а, т.е. в 250 раз. Набор из трех цилиндров и четырех сменных днищ позволял компоновать емкв..и с различными динамическими характеристиками.
Вд а "р' сь к е у Ф у е ости которнй посредством иеоткого металлического. переходника соединялся, в свою очередь, с полэиввым столом вибратора.' Для снятия статичеокой нагрузки йв подвизвый стол заполненная жидкостью емкость перед кажщпе экспериментом вывешивалась посредством специальных растявек. Контроль остаточной статической нагрузки осуществлялся динвмометром. Все экспе)щьюнты проводились при вертикальном расположении емкости, которая подвергалась продольным гармоническим кслебвяияы. В качестве модельной жидкости использовалась вода, в качестве барбстярущьего газа — воздух. 104 Подача воздуха в жидкооть, .
-, ~эполняь(ую емкость, посредством барботаючой системы от к; * "мсгессспа ПК-1 ч „..., редуктор и стабилизатор давленая. расром, давление на входе в барботер — обрэзц Собственно барботер представлял нз себя трубк. ку с яэкоэе д~э, и двумя диаметрально рэопсложеннымк иглами с калибре ен, огнями ( ~~ = 1 мм). На входе в барботер помещался кяклер свечения критического перепада денлений. Конструкция бароотерэ б опечжвела возможность его перемещения вдоль оси емкости. Уровень виброперегрузок контролировался акселерометром ИС-З13А, расположенном на нижнем шпанке емксстл.
Показания датчика ИС-31ЗА дублировэлись акселерометром Д13, также расположенным на нижнем йленце емкости диээютрахьно датчику ИС-31ЗА. Заэюрэ пульсаций давления в жидкости осуществлялись посредст- вом зонда, в качестве чувствительного элемента которого использовал- ся датчик ЛХ-61О. Конструкция зоила обеспечивала заыеры пульсаций давления как по высоте, твк и пс рапяусу емкости.
Сигналы от датчиков ИС-313А, Л-13, ЛХ-6[0 подавались через со- гласуюхую емкость на осциллограф С1-АЗБ для визуального контроля их Формы и измерения величины, а также записывались на ыагнитную леыту магвитографа НОЗБ для обеспечечия возможности воспроизведения при анализе результатов экспериментальных исследований. Основные задачи, решавшиеся при проведении зкспериментоз,состоя- ли в слелухщем: определение емплитудпо-частотных характеристик емко- стей с жидкостью; определение критичесиих (с точки зрения опускного движения пузырей) уровней виброперегруэок и пульсецнй давления в за- висимости от частоты вынукдаюцих вибрыИИ; исследование влиякня вн- соты столба жидкости на величины критических виброперегрузок и пуль- саций давления.
Амплитуд~с-частотные характеристики определялись о целью выяв- ления резонансов в конструкции с жидкостью, а также для определения коэФФициента передачи вибраций от конструкции'в жидкость. В качест- ве последнего рассмат)мэалась величина ф~ уб' я Об'- Хл5' ф~~7/ где г — частота вынужденных колвбеяий; г — ускорение свободно- го падения. Пульсация давления + замаралась на расстоянии 13 мм от пл~ скости нижнего разъема емкости, а виброперегрузка ~~ - на сты- ковочном 4аанце.
105 диет Рнс. 2 На рис.2 прнведенн построеннве на оснсшанви эксперизентельных АЧХ по 4о)муле ~1) графики яр ~ф для одной из емкостей (с двумя днищами различной податлнвооти) для чистой кндкости и иидкостн'с пузырькзж газа. Здесь <~ - газосодерззние, т.е. отношение объема т газа в слое иидкости к объему слоя. Анализ этих зависимостей позволяет сделать вывод о том, что податливое днище, препятствуя передаче знергии внсокочаототных вибраций 'в иидкость, моэвт слузить $шльтром высоких частот. Для барботвзннх пузырей с .У = (бй20) мм церззя резонансная частота, определяемая по Д/, составляет (1,5-2,0) 10 Гп, т.е. леиит значительно выше диапазона пропускэния днища. Это дает воэмокность сделать вывод, что связь нелц0 давлением в лидкости Р и объемом пузыря К о доотаточной степенью точности мозно считать статической: д ~'Р/ ° (2) При определении зависимостей Я' Ггl и ~~ Ф/ частота возбуифа ш' денна стенда изменялась дискретно с шегом !О Гц.
На $шксирсввнной частоте производилось увеличение уровня внброперегрузок вплоть до начал . опуснного дзнления пузырей. При этом ймксировалнсь зыводимне 106 г гР 107 Р,Р1У 4Р РР РР /РР 12Р Рнс.3. на экран осцкллографа показания датчика вибраций ~/ и датчика м;а К пульсаций девлеивя Р с одновременной записью их на магнитную ленту. Момент начала опускания пузырей устанавливался визуально,он хорошо отличается также по характерному изменению шума экспериментальной установка н соответственно по изменениям в записи на ленте.
Основные результаты определения зависимостей критических уровней зиброперегрузок и пульсаций давления от частоты для емкостей с раэлнчнымк по податливости днищами привелены на ркс.З. Видно, что криткческне уровни виброперегрузок Л~ существенно зависят от ча- У стога, ымея выреженный резонансный характер в области низких частот н устойчивую тенденпню к возрастанию для высоких частот, т.е. зависимость ф~э/// имеет внд обратной зависимости К,1// В свою очередь, критические уровни пудьсацнй аа можно очк- яа тать независящими от частоты возбукденкя во всем исследованном диапазоне (лля всех емкостей критические уровни не удалось получить дчя частот, превышаювнх второй резонанс, поскольку мсшность вибростанда оказалась недостаточной).
Методика эксперимента по определенню влияния высоты столба жидкости // на величину крктичесннх уровней пульсапжй давления ,5' была аналогичной ьютоднке определения К ГГ/'. Эксперниент проводклся на составных емкостях, что позволила варьировать высоту столба хндкостн в днмоээонс 0,20-1,80 и.
частота возбужденна соотавляла 0,7 первой резонансной частоты емко-- сти с жидкостью для кзлдой высоты столба. Предварительно проведенные последования форы колебания жздкоств по« . о ел. залп, что на этих частотах йюРмы колебз, нвй являются лннейнымв: ф Г"7-" ~уЮ. (3) Ьф лг, На рве.4 приведены результаты экспериментов в сравнении с рвсчетнымв данными. Расчеты проводились по по- /Х Н,м лученной на основании "локального" подхода зависимости 13/ д (),х йд Рис. 4. оф — ° /г ~лу)() л'~ ( е'у= (4) ', ди'~('-,'~/,,Г' где г — показатель политропы (1 л т л 1,67); Р - дввление нзд поверхностью жидкости. Зависимость (4) получена для связи (2) между д и г в виде уравнения соотояния Г)': Р 7' .
дзя линейной формы колебаний (3) зависимость (4) июет внд гг , 6 ф~ 'Ю= ~ Ргрк.С У йъг- Яр~Я~1 Отмеченные выше характерные особенности частотных харвлтеристин критических уровней — резонансный характер ф гГ/ и константы' ный ~~,,',г/, а такие хорошее совпадение зкспе)шментахьных и расчетных данных во всем возможном диапазоне изменения величины показателя политрспы состояния газа в пузыре на графине У~~'Ат позвол~- ют сделать вывод о тоы, что движение пузырей газа определяется повальными параметра ел поля давления -ршлитудой пульсвпий ф ж градиентом ее изменения по высоте О' г О'Х 1. Фостер Дж.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
