CC BY
7
УДК 621.438
ДВИЖЕНИЕ ГАЗА ПРИ ПОВОРОТЕ ПОТОКА
*
Н.А. Данилов , Т.А. Федченко Научный руководитель - А. А. Зуев
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: dn.n1k@mail.ru
Рассмотрено течение газа по каналу постоянного сечения, в котором поток совершает поворот на 90 градусов. Были проведены опыты показывающие, что в сечениях криволинейного канала устанавливаются неравномерное распределение скоростей и давлений.
Ключевые слова: Криволинейный канал, модель течения газа, воздушный поток. GAS MOVEMENT WHEN THE FLOW TURNS
N.A. Danilov*, T.A. Fedchenko Scientific supervisor - A.A. Zuev
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: dn.n1k@mail.ru
The flow of gas through a channel of constant cross section, in which the flow makes a turn by 90 degrees, is considered. Experiments were carried out showing that an uneven distribution of velocities and pressures is established in the sections of a curvilinear channel.
Key words: Curvilinear channel, gas flow model, air flow.
При движении газа в криволинейных каналах возникают специфические явления. Скорости движения в канале малы по сравнению со скоростью звука, так что влиянием сжимаемости можно пренебречь. В связи с тем, что частицы газа движутся по криволннейным траекториям, давление на внешней (вогнутой) и внутренней (выпуклой) стенках канала оказывается разным и различно меняется в направлении движения. Так как частицы ядра потока под действием центробежных сил оттесняются к внешней стенке, то давление вдоль возрастает по сравнению с давлением входящего потока, а вдоль -уменьшается [1].
Была построена физическая модель (рис. 1), показывающая течение воздушного потока, при расходе 2800л/мин, а так же неравномерное движение воздуха на повороте. Частицы жидкости, движущиеся в пограничном слое вдоль плоских стенок, находятся под воздействием разности давлений и, обладая малой скоростью в направлении основного движения, перетекают к внутренней стенке, испытывая большое отклонение, чем частицы, более удаленные от стенок. Значительный интерес представляет собой проявление завихрений.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
Рис. 1. Физическая модель установки
Необходимо подчеркнуть, что неравномерное распределение скоростей (рис. 2), обнаруживается при внешнем обтекании тел (в пограничном слое и в кормовом следе).
Сначала течение поджимается к стенке малого радиуса, а затем в противоположную сторону. В результате отклонения течения от центра образуются вихревые течения, как это видно на (рис. 3).
Рис. 3. Поле скоростей на криволинейном участке трубы
Профиль скорости имеет характерный турбулентный профиль. Движение частиц рассчитывалось для эквивалентных диаметров частиц от 10 до 500 мкм. Траектории частиц
различных размеров представлены на рис. 4-7. Частицы малого размера (10 мкм) отслеживают линии тока газовой фазы и со стенками практически не взаимодействуют. Более крупные частицы диаметром 100 мкм соударяются со стенкой трубы после изгиба. Большие частицы (300 и 500 мкм) имеют более прямые траектории на участке изгиба трубы и соударяются со стенкой с высокой интенсивностью. Низкоскоростные частицы в 300 мкм могут захватываться вихревым течением газа и находиться в нем некоторое время. Крупные частицы диаметром 500 мкм почти все проникают через вихрь. Только частицы из пристеночной области с очень малыми скоростями совершают в вихре возвратное движение [2].
Библиографические ссылки
1. М. Е. Дейч. Движение газа в криволинейных каналах. Техническая газодинамика Изд 2-е, переработал М.Л. Госэнергоиздат. 1961. Стр 299-313.
2. А. А. Дыбрин. Моделирование течения двухфазной смеси в криволинейных каналах газопровода. Интеллектуальные системы в производстве. 2013. Стр 18-23.
© Данилов Н. А., Федченко Т. А., 2022
