CC BY
5
УДК 001.891; 004.94
ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ СЕЧЕНИЯХ
ТРУБ
А.А. Вайцель
В статье проводится анализ скоростных параметров движения жидкостей в трубах, имеющих конфузор. Исследования проводятся с применением современных программ, основой которых является численные методы.
Ключевые слова: конфузор, скорость, математическое моделирование, скоростные параметры.
Численные методы позволяют рассчитать почти любой процесс, в том числе и оптические, физические, механические, электрические. С приходом программ, использующих численные методы, в том числе и САПР, исследования всевозможных процессов значительно упростились. В водоснабжении также применяются подобные программы, задачей которых является получение решения той или иной задачи [1-5].
Определение скоростных параметров является одной из важнейших задач гидродинамических процессов. Рассмотрим, при помощи программы для численного анализа различных параметров, трубу, имеющую сужение диаметрального размера, которое может быть ступенчатым (внезапное сужение) и плавны (конфузор). В качестве текущей по трубам жидкости примем воду, втекающую турбулентно (средняя интенсивность 5%) со скоростью 3 м/с. Проведем анализ скоростных параметров потока (рис. 1) и рассмотрим кинетическую энергию турбулентности (рис. 2).
При этом определялись средние скорости в плоскостях, представленных на рис. 1. Для внезапного сужения (рис 1, а) этот показатель составил 4,68 м/с, для плавного сужения 45° средняя скорость составила 4,57 м/с, а для конфузора 70°, данная характеристика составила 4,4 м/с. Таким образом, чем более плавное сужение трубы, тем ниже средняя скорость в плоскости проходящей через середину всей трубы.
Скоростные параметры в сечении выходного отверстия, а именно средние скорости составили:
1 - 6,730 м/с;
2 - 6,735 м/с;
3 - 6,740 м/с.
Это показывает, что форма сужения трубопровода значительного влияния на скоростные показатели не оказывает.
а
б
в
Рис. 1. Направление и скорости потоков
172
а
Turbulence Kinetic Energy Plane 1
~ 1.372e-03 [mA2 sA-2]
б
в
Рис. 2. Кинетическая энергия турбулентности
Кинетическая энергия турбулентности значительно выше и имеет больший разброс в случае если присутствует не плавное сужение трубы, а внезапное.
Список литературы
1. Вайцель А.А., Сиренко Е.Р., Гаврюхина А.В. Анализ программного комплекса для расчёта гидродинамических процессов в водоснабжении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 102-105.
2. Назаров И.А. Справочник проектировщика. Водоснабжение население населенных мест и промышленных предприятий. М.: Стройиз-дат, 1977. 288 с.
3. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы: учебное пособие. М.: Наука, 1987. 600 с.
4. Блехман И.И., Мышкис А. Д., Пановко Н.Г. Прикладная математика: предмет, логика, особенности подходов, с примерами из механики: учебное пособие. М.: УРСС, 2006. 376 с.
5. Самарский А. А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.: Наука. Физматлит, 1997. 320 с.
Вайцель Ангелина Александровна, магистрант, angel12vat@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
APPROACH TO DETERMINATION OF SPEED PARAMETERS OF MOTION OF LIQUIDS
WITH VARIABLE PIPE SECTIONS
A.A. Vaitsel
The article analyzes the speed parameters of the movement of fluids in pipes having a confuser. Research is carried out using modern programs, the basis of which is numerical methods.
Key words: confuser, speed, mathematical modeling, speed parameters.
Vaitsel Angelina Alexandrovna, student, angel12vat@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
