Дослідження закономірностей зміни гідродинамічних параметрів течії в'язкої рідини в конічному дифузорі

Autor: Arestak Sarukhanyan, Yeghiazar Vardanyan, Garnik Vermishyan
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 4 No. 7 (118) (2022): Applied mechanics; 61-71
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 4 № 7 (118) (2022): Прикладна механіка; 61-71
ISSN: 1729-4061
1729-3774
Popis: Studies of patterns of changes in hydrodynamic parameters of the viscous incompressible fluid in a conical diffuser were conducted. The specificity of the viscous liquid flow in a conical diffuser is that the kinetic energy of the flow, depending on the opening angle, is converted into pressure energy. Depending on Reynolds numbers and diffuser opening angles, the velocity vector field is stationary. With an increase in the Reynolds number, the symmetry of the flow relative to the axis of the diffuser is broken. A general solution to the approximate Navier-Stokes equations is given, based on the diffuser opening angle and the Reynolds number. A method for integrating the boundary value problem has been developed, and the patterns of velocity changes across the diffuser length at a parabolic distribution of velocities in the inlet section are obtained. By integrating partial differential equations that match all boundary conditions, the solution to the boundary value problem can be found. Graphs of changes in radial and axial velocities along the length and with a fixed value of the opening angle are shown; the flow pattern and the transition of a single-mode flow to multimode regimes are obtained. For a fixed opening angle and Reynolds number, the conditions for flow separation from a fixed wall are derived, where the flow velocity changes the sign. A mixing process is observed in the multi-mode region, which is accompanied by numerous pulsation phenomena and an unstable diffuser operation, where the resulting solutions are inappropriate. Based on the results of the studies obtained, it is possible to correctly design a conical diffuser, namely, under the condition of non-separated flow, to choose the opening angle and its length.
Проведені дослідження закономірностей зміни гідродинамічних параметрів в'язкої нестисливої рідини в конічному дифузорі. Специфіка течії в'язкої рідини в конічному дифузорі полягає в тому, що, в залежності від кута розкриття, кінетична енергія потоку перетворюється на енергію тиску. Залежно від чисел Рейнольдса та кутів розкриття дифузора векторне поле швидкостей є стаціонарним. При збільшенні числа Рейнольдса симетрія потоку щодо осі дифузора порушується. На підставі кута розкриття дифузора та числа Рейнольдса дано загальне рішення наближених рівнянь Нав'є-Стокса. Розроблено метод інтегрування крайової задачі та отримано закономірності зміни швидкості по довжині дифузора при параболічному розподілі швидкостей у вхідному перерізі. Рішення крайової задачі може бути знайдено шляхом інтегрування диференціальних рівнянь в приватних похідних, що задовольняють всім граничним умовам. Показані графіки зміни радіальної та осьової швидкостей по довжині та при фіксованому значенні кута розкриття, отримана картина течії і перехід одномодової течії в багатомодові режими. Для фіксованого кута відкриття і числа Рейнольдса отримані умови відриву потоку від нерухомої стінки, при яких швидкість течії змінює знак. У багаторежимній області спостерігається процес змішування, що супроводжується численними пульсаційними явищами та нестабільною роботою дифузора, при яких отримані рішення недоречні. Результати досліджень дозволяють правильно сконструювати конічний дифузор, а саме, за умови безвідривної течії, вибрати кут розкриття та його довжину.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: