Трушляков В.И. и др. Монография (818589), страница 27
Текст из файла (страница 27)
На рис. 4.3 показаны зависимости перемещения и скорости центральной точки выплеска от времени„полученные в результате обработки кино- 155 [К2Д е ! 2 3 4 5 б 7 а 9 1а 12 13 14 15 1б Рис 4.2. Фрагменты кинограмм динамики топлива после воздействие обратных перегрузок 156 Практическое совпадение графиков перемещения жидкости для различных заполнений показывает, что на движение жидкости мало влияют силы вязкости и поверхностного натяжения, и свидетельствует о правильности предложенной ме- тодики моделирования. Вытекание жидкости из трубопроводов происходит только во время действия отрицательной перегрузки и прекращается сразу же по окончании ее действия, поскольку поверхность раздела жидкость-газ в трубопроводе при перегрузке л„< 0,03 является устойчивой (Вс < Вс = 3,4)„и отсутствует относительная скоросп, оставшейся в трубопроводе массы жидкости вследствие «поршневого эффекта». Высота столба вытекшей жидкости составляет примерно Ь = 30 в емкости О и Ь = 2д в емкости Г.
Количество жидкости, вытекаощей из трубопроводов при отрицательной перегрузке, невелико по сравнению с массой жидкости, находящейся в емкостях. Поэтому в дальнейшем эксперименты с вращением проводились без присоединенных трубопроводов. Приямок в емкости Г полностью освобождается от заполняющей его массы жидкости за 1 „= 0,3 с, т.е. ранее окончания действия отрицательной перегрузки. Во второй серии экспериментов исследовалось влияние вращения емкости вокруг продольной оси на растекание по стенкам емкости жидкости, отраженной от верхнего днища. На рис.
4.4. приведены фрагменты кинограмм этого процесса. Ч, се Н, мм 1оо -- — ---.~- эоо г- 60 сс! —— зс г— Ьс са Д Рис. 4.3. Зависимости перемещения (Н) и скорости (У) жидкости в модельных баках отвремени: О Г3 )( й — экспериментальныеточки 157 ДДз Д4 в з з э э в в э в в эв н ээ ээ и и м и Рис 4.4. Влияние вращения емкости на растекание инакости по стенкам емкости 158 Вращение емкостей начиналось сразу после окончания действия отрицательной перегрузки. Из сравнения кинограмм видно, что скорость растекания жидкости по стенкам емкости существенным образом зависит от модельной угловой скорости вращения (~р„).
В емкости Г при ~р„= 25 с' жидкость образует достаточно равномерный слой на ее боковой поверхности за время 1„= 1,43 с. Проведенная серия экспериментов при различных скоростях показала, что формирование равномерного слоя жидкости на боковой поверхности емкости происходит при ш = 0,87 с' за 7 с, 1,74 с' за 5 с, 1,28 с' за 2 с. Определип скорость растекания жидкости по боковой поверхности бака не удается, так как в кинограммах не видна граница растекания. Кроме того, на движение тонкого пристеночного слоя должна оказывать существенное влияние сила трения, и на моделях малого масштаба моделирование этого процесса невозможно из-за отсутствия модельных жидкостей требуемой вязкости. В результате экспериментальных исследований подтвержден единый характер двюкения жидкости под действием обратной перегрузки во всем диапазоне указанных выше степеней заполнения, который заключается в следующем.
После начала действия обратной перегрузки наблюдается близкий к осевому интенсивный выплеск жидкости из нижнего днища бака. При этом, независимо от степени заполнения бака и величины перегрузки, на начальной стадии движения жидкости на ее поверхности образуется кольцевая волна Кольцевая волна быстро вытягивается в слегка расходящуюся корону с диаметром, несколько меньшим диаметра исходной круговой поверхности жидкости. Остальная жидкость вслед за короной вытягивается в жидкий жгут, который отрывается от нижнего днища и вместе с короной перемещается в сторону верхнего днища.
Корона в передней части жидкого жгута ведет себя по-разному в зависимости от степени заполнения бака. При малой степени заполнения корона — слаборасходяшаяся, вытягивается на большую длину и быстро распадается на отдельные жидкие фрагменты. При больших величинах остатков корона в верхней части вытягивающего жгута сохраняется длительное время, приобретает вид расширяющейся жидкой конической поверхности, иногда достигающей стенок бака. Очень незначительная часть лошкостн растекается прерывистой тонкой пленкой по части стенок бака и на общий характер поведения жидкости не влияет. Обобщенная по результатам экспериментальных исследований картина движения остатков жидкости к верхнему днищу бака приведена на рис.
4.5. 159 Рис. 4.5. Обобщенная картина движения остатков топлива в период разделения ступеней: 1,2,3,4 — положения жидкости в различные моменты времени (А — бак без тунельной трубы; Б — бак с тунельной трубой) 160 Для малых величин остатков жидкости за время действия обратной перегрузки практически вся жидкость достигает верхнего бака и частично отрюкается от него. Однако под продолжающимся действием обратной продольной перегрузки обратный выплеск жидкости незначителен, вновь осаждается в верхнем днище, и к моменту окончания воздействия обратной перегрузки практически вся жидкость сосредотачивается в зоне верхнего днища бака.
При больших величинах остатков процесс движения жидкости к верхнему днищу затягивается н к моменту окончания действия перегрузки основная часть ее еще не достигает верхнего днища. После достижения передней частью движущихся остатков жидкости верхнего днища наблюдаются два движения: остатки жидкого жгута движутся к верхнему днищу в центральной части бака, а по стенкам бака движется жидкость, отраженная от верхнего днища. При этом обратный выплеск жидкости довольно интенсивный и частично достигает нижнего днища бака. Поведение остатков жидкости после прекращения действия обратной пере- грузки зависит, прежде всего, от состояния и места нахождения жидкости в момент прекращения действия перегрузки и параметров жидкости.
Как отмечено выше, характер движения жидкости на этой стадии в основном определяется степенью заполнения бака. Наличие в баке тоннельного трубопровода, проходящего вдоль продольной оси бака, практически не влияет на форму и параметры движения жидкости. Жнлкость движется в виде жгута, несколько смещенного в радиальном направлении относительно тоннельного трубопровода Характерной особенностью поведения жидкости при наличии в баке тоннельного трубопровода является возникновение на начальном этапе движения жидкости второй (внутренней) короны с диаметром, примерно вдвое меньшим наружной. Экспериментальные исследования поведения жидкости в расходных трубопроводах при действии обратной продольной перегрузки показали, что вытекание жидкости из трубопроводов происходит только во время действия обратной перегрузки и прекращается сразу по окончании ее действия. При этом жидкость движется по стенкам трубопровода, а объем вытекшей жидкости соответствует 2-4 диаметрам трубопровода.
Характер поведения остатков жидкости под действием струй (без учета химического воздействия) в основном определяется глубиной слоя жидкости, направлением н скоросзъю струи и параметрами собственного движения остатков 16! жидкости. Собственное движение жидкости приводит к значительному искажению картины взаимодействия со струями жидкости. Уточнение характера и параметров перевода остатков жидкости в детерминированное положение после воздействиа обратной продольной перегрузки проводилось при закрутке модельного бака вокруг его продольной оси с различными угловыми скоростями.
Закрутка модельного бака производилась как после окончания действия обратной перегрузки, так н в процессе ее действия. Проведенные исследования показали, что при малых величинах остатков расгекаощаяся жидкость сосредотачивается и основном на верхней части цилиндрической обечайки бака, а при больших остатках образует сравнительно равномерный слой на всей цилиндрической поверхности бака.
При этом степень растекания жидкости по цилиндрической поверхности бака в большой степени зависит от интенсивности обратного выплеска жидкости, отраженной от верхнего днища. Анализ влияния различных конструктивных элементов на характер жидкости показал, что преоблааающее сосредоточение жидкости в зоне днища бака при малых величинах остатков может быть устранено посредством удержания части остатков в зоне нижнего днища при воздействии обратной перегрузки. Закрутка бака в процессе действия обратной перегрузки слабо влияет на характер и форму осевого выплеска жидкости, вызванного обратной перегрузкой, приводя в основном к поперечной неустойчивости вытягивающегося за короной жидкого жгута.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
