Пилипенко В.В. - Гидрогазодинамика технических систем (1062127), страница 18
Текст из файла (страница 18)
кроме того, задавая значения (~ кз некоторого возможного диапазона и интегрируя при каждом значении систему (12)- (16), можно любым иэ поисковых методов, напрыэмр методом половинного деления, определить потребный для эыравнивзния теьшературы за заданное время объемный расход барботалного газа 4'. Связь ыежду гвзооодержвнием и объемным расходом дается соотношением (( ~'с', Ф =— РГ По известному объеьыоыу расходу и времени барботировэция мозно определить потребный запас газа и, следовательно, зес систеэм в целом. Таким образом, система (12) - (16) может служить основой для предварительного выбора проектных параметров барботалных систем.
1. Юдаев Б,Н., Цирлкн О.В., Юшкив Л.А. Расчет парэиетров процесса охлаждения летучей зидкости ппв барботеле ее газом. — Инж.- физ. журн., 1973, 25, Д 5, с.ВС?-815. 2. )С~знецов В.И., Свкридвнко Н.Ф. Исследог"ние процесса перемешивайия нэраэнсэюрйо нагретой жидкости при барботаже ее газом; В ж.: Аэвогазодинамика и нестационацюый тепломассообыен.
Сб.науч. трудов. )бээв: Наук.думка, 1982, с. 51-58. 3. Кочин Н В., Кабель И.А., Розе И.В. Теоретическая гкзроыеханика, Ч.1. М.: Фйзматгиз, 1963. — 584 с. 4. Прксйяков В.Ф. Теория (рэзнки квйения жидкостей. Ч.1. Изд, )(непройетр. ун-та, 1977. - 114 с. УЛК 532.517.4+532.527 В.А.Бубнов, И.Э.Габдуллнн, А.А.Соловьев БАДАНС ЭНЕРПЯ В ТУРБУДЕНТНЫК К4ХРЯХ С РРАЛПНТОМ СКОРОСТИ Ряд явлений, харвкте1мых для атмосйерных и океанических циркуляциях, лабораторных зкспернментоз с эрсщзюцимися лидкостяэм, русловых по- тонов турбулентного динамо, оказалось возможным обьяснить з ремках идеи о пульсациях, способных увеличивать энергию осредненного тур- булентного потока /5,7, 9, 10, 12, 13/.
В работах /1, 3, 4, 8, 14/ показано, что в лабораторной модели смерча пры определенных услови- ях образуется гидродинемпческэя структура с двумя резко вырэлензыык максимумами твнгенциальной скорости и значительными граэиентамы око. рости нв перщфврии вихря. Величина у равна отношению градиента скорости сФ/з" к угловой скорости вращения потока Ы- я/г в подобных вихрях больше едвшщы. Осевая компонента х ротора ско- рости вх °,-/гФ//, на некотором расстоянии.от оси вращения иэм- няет знак.
Прщнято считать, что в смерчах всегда /~ 1, а о~ всюду име- ет сдпг и тот ле энзк. К такому зэкюсчению приводят результаты из- мерений, проводкьмх в нижней части смерча. В работе /6/ на основе обработки натурных измзреный показано, что в верхней части смерча паРаметР У' > 1. Величина сл на некотоРом Рзсстолнии от оси смерча изменяет знак. Анализ баланса турбулентной энергии в смерчах и лабораторных моделях вихрей о резким градиентом скоростк не про- водилсяя, В данной работе для лабораторной модели смерча проводятся оценки скорости изменеыия турбулентной энергаи средвего движения вдоль радиуса на разных расстояниях от подстилвлще$ поверхности. Уравнение бзлаяса кинетнческой энергои Е= ф- среднего дви- жения несжимаемой вязкой жидкости может быть записано в виде Г11/ л- - Щ ххах -~у,ух4о2. Эдеоь ~~И У61 Р~ Я, ф л.
/ блямбу/х,' Р Ф( ~ / 1 е =/- Р я/,;/= /г,.т ° р, '.т р;. ' ° /""' д' / ' т Расчеты турбулентной квнетической энергии среднего течения тесно связаны с решением проблемы замыкания уревненжй Рейнольдса. Предложенная в работе /15/ гипотеза замыкания уравнений Рейнольдса позволяет уяснить условия, при которых возможно организовать такое 116 ваправлеыие потопа турбулентного и 1вя оредвего течевзя возрастала „ ' жвпетичесяая энгр о импульса, чтобы жвп ) 15/ гипотеза эаюжэвия ураэнещщ р тала о течепвем вр юю.
Сог огласпо работе еваольдса тажова: ф и = РР,Р~, / ж/ х /Р (3) ураэиеыия рейцольдса после эвювиания с помощьв вп „) вт слещ(хэ(ий вид для пэсзимаемой видкости: Ж; / РР Р,ф — =-- — ж — Р' гяв— Р/ Р Рд Р» Р "'Р» / / (3) Р г + — УРРР/, — УРРР/. Р, г Умновым обе части этого уревпевия на тввгевциельнув скорость Р и знтег)мруем по некоторому обьаму. Причем считаем Р Р (ЬГР~» — „ / — / э Ируне/!/РР= Р В результате получаем Р Р Р Р Р 6=/.$ Р / /М ~~Р / /Р, где )~~ и,4~ — соответственно поток моюнта молеиуля)мого и турбулентного имэульса через поверхность едзввчвой площади.
Р э,'*-Ррг( — — — /г;,((--ж~~ж'/: . Первый интеграл уравнения (4), обоэпачаахяй иэюяевве энаргви, затрачиваемой па преодоление вяэжих напряжений, всегда от)мцателен. П7 Рк Ря ,э-/3,'~Я,~/; Г--Р/ — ' > — ' /, / причем Рр и Р могут быть разных эпаиов. В цизищцрической систею координат в двуюрыом случае, считая г *гглж/, с учетом вксивльной симютрзи твнгеицивльвая проеицзя (3) моиет быть записала в виде ро' Р Р Р г Р гг/ 1утР / // э Гуг / //~ Поток момента турбулентного импульса,4/, может быть квк положительным, твк и отрипательным. Когда соынолители, соотввляюэие ползя тегрвльные выражения второго интеграла уревнения (4), резного знака, имеет место аномальный переход энергии от пульсапий в осредыезное движение.
Если вклед второго интеграла уравнения (4) в общий белено энергии положителен, то дисооцивцня энергин в системе может быть скомпенсированы. Параметр э мокет прикипеть отрицательные значения. Причем,когда в турбулентных потоках стзновятся существеннымк градиенты скорости, т.е. когда /ф Я, /~ 3 , вклад турбулентного момента импульса по сравнению с молекулярным значительно возрастает.Тэлим образом, из гипотезы взыскания (2) следует воэможность обеспечения положительного вклщда турбулентной энергии в общий белено энергии.
Именно в турбугентных потоках необходимо создавать зоны с относительно большим градиентом скорости. Генератор смерчеподобных вихрей, с помощью которого удается получать области с большим градиентом скорости, описан в работах /4, 8/7, С использоввяием этого генератора были получены вихри длиной 0,22 м при угловой скорости вращения зэвихрктелч ЗЗЗ рад/с. Иээюрения скоростей в вихре производились тэк же, кэк в рзботэх /1,3,4/7. Не рис.1 показаны рцдивльные про$мли тзнгенцивльной скорости ~ (кривые 1,2) н ротора скорости а~ (к)лпые 3,4) на рззличных расстояниях от подстилвэщей поверхности.
Твнгенциальнея компонента скорости я/гг на различных расстояниях л от подстилаюзей поверхнс сти ведет себя неодвнзкюо. Внизу ( л = 1,5 10 м) радиальные 2 про4али к/л/ кэюют один максимум. За границей ядра ввхря скорость 'изменяется с расстоянием по закону, близкому к //г . Вблизи завихрителя ( л,= 13,4 10 и) после мвксимума скорость проходит через минимум, а после достижения второго мвксимума резко спадзвт до нулевых значений. Радивэьные пробыли осевой компоненты ротора скорс стк п~~,'г/ также рвзличны для дву характерных высот вблизи нижнего и верхнего концов вихря. Вверху в районе второго максимума тенГенцнэльной скорости, где нэблщнвется резкий гразкент скоРости, сУ- ществует заза.
в которой .и К, На ывлых высотах величина а всюэу положительна. Оценим знвк по)згятэгрального выражения /: второго члене урввнения (4). На рис.2,а, 2,б показано распределение по рвдиусу веяичвн, состазляпцих подынтегрэльное выражение второго члена формулы (4) (рнс.2,а — вблизи нижнего конца вкхря прн л =.1 5.10 м) рис.2,б — вблизи верхнего конце вихря прк л = 13,4.10 м: турбулентный поток моэюнта импульса ,Ф, - кривая 1; греэкент угловой скорости э'~Р / Ф- - кривая 2; произведение этях величин б 113 кРивая 3.
Парзьатр я вычисляется по фо ле те ГВ.У Рму, преллолезной ь рабо "р Виясь щ = 333 рад/с — угловвя скорость взвихрите -2 теля; ю =10,2 ° ,10 и — диаметр лопаток зввихрзтеля; / = 0,22 м д,дн м - д)лна ркхря; - тзнтенциальнкч скорость первопс макскьпозв;,з,е — — яозффицкент вязкости. Числовая констзнта . долина доспределять деляться кз допожительных условий. В денных Расчетах дзя определенности, зналоткчно работе Щ, л' = 1 9'10 ° Ркс, 1. Рис. '2, йу ~м уб УОО -/ОО Ф уОО ~'~/ -/ОО -УОО ! -УОΠ— УОО -уОО и тв О- Г ~гЮГм и О В низней части вихря,» «Ф прзктически на всех расстояниях от оси (см.рис.2,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
