Идельчик И.Е. - Справочник по гидравлическим сопротивлениям (1067427), страница 16
Текст из файла (страница 16)
5-2). «Размывание» потенциального ядра (ядра постоянных скоростей), ' наличие которого определяет длину «начального участка» диффузора, т. е. участка с не- стабилизированным течением, и соответствующее «вытягивание» всего профиля скоростей в случае 10/В, = О заканчивается примерно при и„= 6 —:8. За этим сечением, т. е. на ,участке стабилизированного теченйя (на ко..тором пограничный слой заполняет все сечение), начинается заметное выравнивание вытянутого профиля скоростей.
5..При наличии прямой проставки (101Ро+ + О) длина начального участка диффузора (с ядром постоянных скоростей) сокращается. Например, при 101РО = 20 и а = 4' ядро сохраняется только до и„= 4 (см. рис. 5-2). В соответствии с этим профили скоростей в целом в первых сечениях начального участка получаются значительно более вытянутыми, чем при 1 Ю = О. В последующих сечениях за начальным участком (а„~ 6) профили скоростей при 1ОЮ о + О становятся более выравненными, чем при 1ойЭ о = О, что может быть объяснено интенсификацией турбулентного перемешивания потока. 6. По мере увеличения а (до 10 —:14'), согласно тем же опытам, величина л.„, при которой еще сохраняется ядро постоянных скоростей, увеличивается (так как длина диффузора при том же а уменьшается).
Вместе с тем при указанных углах расширения и определенных длинах 101РО появляется отрыв потока даже при сохранении ядра постоянных скоростей (рис. 5-3 — 5-5). 7. Для практических целей область безотрывных диффузоров как пространственных, так и плоских можно с определенной точностью выделить с помощью рис. 5-6. Кривые 1 и 2 на рис. 5-6 построены на основании обобщения результатов многочисленных опытов 15-26, 5-45, 5-1081. Кривые разделяют всю область а = ~ (а„) на две части: безотрывных диффузоров (область 1) и отрывных (область 11). Кривая 1 относится к более благоприятным условиям входа (1,Ф,=О, Ж / ~ФФ Я/р б ° Ь«- «1 ~1~1,~„.
О я~) ~я И4 « яо ~ 01. Кривая 2 относится к сл~ч~н1~ у~« ' нонки диффузора за длинным входной:~~ ' "', ком. при -котором 5 Р '.~ О. 8. Отрыв потока от стенок диффузор,", с углами расширения примерно до а — ща ' ов~: начинается, как правило, не по всему и ри 4 метру сечения, а в той области, где по.тем . или иным причинам (несимметрия диффу. вора, несимметричность профиля скоростей на входе и т. п.) скорость потока в пристенном слое меньше, чем в других областях сечения. Как только отрыв произошел иа одной стороне диффузора, дальнейшее повы шение статического давления вдоль диффу. зора прекращается или ослабляется, и отрыв потока от поверхности диффузора на противоположной стороне уже не возникает. Это обстоятельство обусловливает несимметричное распределение скоростей по сечениям диффузоров (см.
рис. 5-1 и 5-5). 9. В симметричном диффузоре с симметрич- '; ным профилем скоростей на входе отрыв ~ потока от стенки возникает попеременно то на одной, то на другой стороне диффузора (рис. 5-7), что приводит к значительным колебаниям потока в целом. 10 Коэффициенты сопротивлении диффу- ~~ 2 1 Р~оо зоров ~д —— Ьр ( —,, как н структура по- '-~ тока в них.и отрывные явления, зависят от,, многих -параметров, основные из которых: '~ угол расширения а (для диффузоров с пря- ':: молинейными стенками); степень расширения ' и, = Р,1Р,; форма поперечного 'сечения;:,' форма образующей; толщина пограничного -" Р~~-~У ~Р Рб ~К -~Р-0б-0Я РГ4б 9~ ) б1 Рис.
о-2. Поля скоростей по диаметру 11 — 11 различных сечений (различных п„Д комического диффузора при а = 4' и Ке = 4-:о. 1Р 1о-4о ): ~о/~о = О: 6 — 1о/Ро = 2О - УЯ -Об -07 0г Ф У -дН-06 -а' 4г Ф М ~Ц ф Рис. 5-3. Поля скоростей по диаметру 1 — 1 различных сечений ~различных п„) конического диффузора при а = 8' и В,е = (4 —:5) 10' ф-45 ): а е- 4ДРо = О; б — ~о/Х)е = 10 Рис. 5-4. Поля скоростей в коническом диффузоре при а = 10' по сечению и„ = 4 при Ке = ~4 —:5) ° 10о и Различных Ц0о 15-451: а — диаметр 1 — 1; б — диаметр 11 — 11 Рис.
5-5. Поля скоростей в коническом диффузоре при а = 10 по сечению п„=- 4 при Ке =- (4 —;5) 10о и Различных 1о1Во !5-45~: а ° диаметр ! — 1; б — диаметр 11 — 11 ~Х Я0 ЯХ 50. УХ ~0 4Х У0 Я 40ю, Рис. 5-6, Области отрыва потока в диффузорах 1 — 1~1В ю О; 2 — 1~/,0 ~ О 15-45, 5-1033 даже некоторое - снижение его в сопротивления безотрывиых ифф его влияния, иа 15. Утолщение пограничного сло - иффузоров.
в диффузор способствует более слоя на входе ':: появлению неустойчивости при олее раннему стенного слоя, !, периодическому срыву отдельных в Чем больше Угол Расширении Диффуз ~х вихреи. ем сильнее это явление пока при оп диффузора„ ленных значениях а не происходит пол ит полный ,: Отрыв потока от смнок. Все это. в свою Оч:; редь, повышает общее сопротивление дилл ' зара. 16. Для диффузоров с большими углами расширения, при которых поток полностью отрывается от стенок (а > 14'), влияние числа Рейнольдса и условий входа на изменение коэффи циента сопротивления обус-. ловливается несколько иными факторами, а именно: перемещением точки отрыва вдоль стенок диффузар а и изменением толщины срывной зоны вместе с изменением режима течения в пограничном слое. 17.
Указанные обстоятельства определяют сложный характер кривой сопротивления отрывных диффузо ров, помещенных непосредственно за плавным коллектором, т. е. при 1а/Ва = О. Как видно из рис. 5-10, при очень малых Ке увеличение этого числа приводит сначала к резкому падению коэффициента ~„, пока он не достигнет определенного минимума (участок А, рис.
5-10, а), затем ~п начинает резко возрастать до его максимальной величины, которая наступает в пределах Ке = 0,8 —:1,4.10а (участок Б). За этим максимумом начинается новое резкое падение ~п (кризис сопротивления), пока при Ке = 3,3 ° 10а не достигается второй минимум значений 1;и (участок В). После этого минимума коэффйциент ~п начинает опять вначале сравнительно резко (участок Г) „ затем незначительно (участок Д) возрастать с увеличением Ке. 18. Участок А кривой 1 (см. Рис. 5-10, а) соответствует безотрывному ламинарному теченшо, когда коэффициент сопротивления обратно пропорционален числу Рейнольдса„ а участок Б — развитию отрыва ламинарного пограничного слоя.
Максимум же отвечает полному ламинарному отрыву, который происходит наиболее близко к входному сечению диффузора. Объясняется это тем, что при ламинарном режиме зона отрывного течения получается наиболее обширной как за счет ее поперечных размеров, так и протяженности (рис. 5-10, б, область а), а живое сечение основнога потока наименьшим, отсюда и максимум потерь давления. 19. Резкое падение ~п на участке В кривой 1 (см. Рис.
5-10, а) соответствует началу ' кризиса, когда оторвавшийся ламинарный слой переходит в турбулентный. При этом режиме'толщина слоя уменьшается и вследствие усиленного турбулентного перемешивания поток снова прилипает к стенке. В качестве примера здесь рассматривается днффузор, установленный на выходе из сети, для которого С„представляет собой козффнциент полного сопротивления диффузора (учитывающего и потери скоростного давления на выходе1. Аналогичное явление наблюдается н в диффузорах, помещенных в сети, т. е. для козффицнента Рис. о-9. Из,иенение продольной пульсаиион'ной скорости в' = в'!ва во входном сечении диффузора с измененйем относительной длины прямого входного участка Ц0а ~5-'.153, Б-1о41 Тем самым точка отрыва (в данном случае уже турбулентного) перемещается вниз по потоку. Зона отрыва при этом значительно уменьшается, а живое сечение потока соответственно увеличивается (см..рис.
5-10; 6;. область Р), что и приводит к резкому снижению коэффициента сопротивления диффузора. 20. Дальнейшее увеличение коэффициента сопротивления ~п в закритической области (участки 1' и Д, рис. 5-10, а) объясняется некоторым обратным перемещением точки турбулентного отрыва вверх по потоку (рис. 5-10, б, область у).
Такое перемещенйе в диффузоре может происходить под влиянием сил инерции, которые ' возрастают с увеличением Ке. 21. Характер кривых зависимости ~п = = 1' (Ке) для отрывных диффузоров меняется в зависимости от условий входа. В частностй, наличие перед диффузором прямой простачки даже относительно небольшой длины (1а/Д©=.— = 2) турбулизирует и одновременно утолщает пограничный слой на входе в диффузор уже при достаточно малых Ке. При этих условиях, с одной стороны,в пределах-0,4Х Х 10'<" Ке «2,3.10а уменьшается максимум ~„, а с другой, при Ке~ 2,3-10а значения ~п в целом повышаются (су~; кривые 2, 8 и 4 на рис.
5-10, а). Последнее связано с некоторым перемещением тачки турбулентного отрыва вверх по потоку (по направлению ко входу диффузора), вызванным утолщением пограничного слоя. Такой же эффект может быть достигнут любой искусствеийой турбулизацией потока перед. входом,в диффузор. 22. При углах расширения диффузоров'а-- > 30' влияние прямой проставки перед диффузором начинает резко падать и при а ~ 60' практически исчезает. Объясняется это тем, что при очень больших а отрыв потока начинается уже настолько близко от входного сечения диффузора, что дальнейшее перемещение назад точки отрйва становится, естественно, невозможным„ 23.
Прямая проставка перед диффузором создает на входе в него симметричный профиль скоростей с максимумом в центре и пониженными скоростями у стенок («выпуклая» форма). Если же перед диффузором устанЬвить фасонную часть трубопровода или - какое- либо препятствие, создающие на входе в.него 157 где Х в зависимости от числа Йе и Ь см. диаграммы 2-2 — 2-6. Коэффициент сопротивления трения пирамидального диффузора с неодинаковыми углами расширения (а+ р), в обеих плоскостях ~5-37, 5-391 Ри'о Х 2 =Ьр тр тр Коэффициент сопротивления трения плоь кого диффузора со сторонами входного се- чени Я аз и Ьо (гДе Ьо постоиыно по Длине) 15-37, 5-391 Поскольку такой метод не имеет четкого обоснования, приводимые ниже выражения следует рассматривать как удобные для практических расчетов ннтерполянионные формулы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
