ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Течения у щелевых отсосов-раструбов из "Аэродинамические основы аспирации " Течение идеальной несжимаемой жидкости на входе в щелевой отсос исследовалось методами конформных отображений и граничных интегральных уравнений [22], глава 1 (безотрывная модель) методом Жуковского [16, 89] (отрывное течение) и методом дискретных вихрей [117]. Наиболее перспективным, на наш взгляд, является метод дискретных вихрей (МДВ), позволяющий определять не только очертание вихревых зон течения, но и распределение скоростей в них, в том числе турбулентные характеристики течения. В работе [117] исследовалось течение на основе суперпозиции МДВ и конформных отображений с точным выполнением граничных условий. Однако такой строгий подход возможен для узкого класса задач, где возможно найти функцию, отображающую физическую область течения на геометрическую. К таким областям не относятся плоские многосвязные и пространственные области течения. [c.589] Решим задачу о течении у щелевого отсоса, где всасывающее сечение расположено на конечном расстоянии от входного проема в отсос и соответственно граничные условия заданы приближенно. Представляет интерес сопоставление решений, полученных разными способами, и определение геометрических параметров, при которых наблюдается их хорошее согласование. [c.589] С точек А и С происходит отрыв потока (сход вихревой пелены). Проследим развитие вихревой структуры с течением времени. Будем считать стенки бесконечно тонкими. Расположим по границе области расчетные точки и точки расположения присоединенных вихрей так, как показано на рис.3.22. [c.590] Решив эту систему, получим распределение граничных вихрей в т-й момент времени. С острых кромок вновь срываются вихри. Остальные вихри приобретают новые положения. Когда вихри достигают всасывающего отрезка, то исчезают. [c.591] Исследовался случай, когда расстояние между соседними расчетными точками к = 0,0075 м общее количество расчетных точек - 320 (т.е. на каждом отрезке по 160) полуширина отсоса - 0,15 м, абсцисса всасывающего отрезка -1м, скорость воздуха, протекающего через всасывающий отрезок - 1 м/с шаг по времени А = 0,005 секунд. [c.592] Расположение свободных вихрей и линии тока после 3 секунд моделирования показано на рис.3.23. [c.592] Построение очертания вихревой области, полученной разными методами (рис.3.24), показывает их практическое совпадение при удалении от входного проема на расстояние I / 25 = 10. Различие величин осевой скорости, полученных методом Жуковского и МДВ, не превышает 5% (табл.3.2). [c.592] На рис.3.25 приведено сравнение профилей средней скорости, построенных по программе, с профилями, полученными в [6]. Расчет производился в четырех сечениях при х/к = 0,3 -н 2,5. На рис.3.25а профили для сечений х/к = 0,6 и х/к = 2,5 не показаны, потому что они практически совпадают с профилем при х/к = 1,3. Здесь же приведены результаты эксперимента [118] для круглого канала с острой кромкой при х/к = 0,7 1,5 и 2,7. [c.593] Как и в работе [117], в расчетах по разработанной программе наблюдается возвратное течение вблизи стенок. [c.594] Сравнение профилей среднеквадратичных продольных пульсаций скорости = и ) /мо в сечении х/2В=0,6, полученных по разработанной программе, по данным расчетов [117] и опытным данным [118], показано на рис.3.26. [c.594] Широкое применение в промышленной вентиляции местных отсосов - раструбов (всасывающих зонтов) обусловило значительный интерес в изучении течений вблизи них. Паилучшее согласование с опытными данными демонстрируют результаты, полученные с учетом отрыва потока с острых кромок отсосов. С использованием методов теории функций комплексного переменного (метод Н.Е.Жуковского) в [124] и п.4.4 определено очертание первой вихревой области, возникающей на входе в раструб. Однако указанный метод не позволяет рассчитать поле скоростей внутри вихревой области и проследить развитие вихревой структуры во времени. [c.595] Целью данного исследования является расчет поля скоростей вблизи отсосов-раструбов с учетом схода вихрей со всех острых кромок, а также определение очертаний крупномасштабных вихревых структур на входе в раструб. [c.595] Задачу будем решать в рамках модели идеальной несжимаемой жидкости на основе метода дискретных вихрей. Всасывающий проем Т8 (рис.3.28) расположим на конечном расстоянии от входа в проем, т.е. граничное условие для скорости на бесконечности - будет выполнено приближенно, что позволит в дальнейшем перейти к осесимметричной задаче. Интересующие нас параметры течения показаны на рис.3.29. [c.595] Границу области дискретизируем расчетными N-1 точками и присоединенными вихрями, как показано на рис.3.30. Расчетные точки расположены посередине между присоединенными вихрями. Шаг дискретности равен к (расстояние между двумя соседними присоединенными вихрями). В расчетных точках заданы значения граничной нормальной составляющей скорости. Она равна нулю всюду, кроме всасывающего проема Т8, где v =. [c.596] В начальный момент времени жидкость покоится во всех точках пространства. В следующий момент времени включается отсос в проеме Т8 и сходят вихри со всех острых кромок А, В, С, В по направлению движения потока. [c.596] Затем вновь решается система (3.58),(3.60) и определяются неизвестные циркуляции. Появляются новые вихри, старые приобретают новые положения и т.д. [c.598] Если вихрь в определенный момент времени приближается к твердой стенке на расстояние, меньшее /г/2, то он отодвигается от нее по нормали так, чтобы расстояние до границы течения стало равным /г/2. Если то же самое происходит с вихрем и открытым проемом, то вихрь исчезает. [c.598] В расчетах шаг дискретизации /г=0,01 расстояние до всасывающего отрезка Т8 равно 2 полуширина (калибр) отсоса - 0,15 скорость Уц=1. В дальнейших расчетах перейдем к безразмерным единицам. Все линейные размеры будем относить к полуширине отсоса, скорость - к. Под первой вихревой областью будем понимать область, возникающую в результате срыве потока с т. А, под второй - с т. В. Вихревые области, возникающие при срыва потока с т. С и В, симметричны вышеуказанным относительно оси ОХ. [c.598] Расчетные параметры определялись по разработанной программе путем построения линии тока, начинающейся на острой кромке А, после того как свободные вихри полностью заполняют расчетную область свободные вихри, сорвавшиеся с кромок А, С, начинают проникать во вторую вихревую область свободные вихри, сорвавшиеся с кромок В,В достигают всасывающего отрезка Т8 размеры вихревых областей перестают изменяться в одном направлении, а начинают колебаться с течением времени. После этого выбирались, случайным образом, пять моментов времени и производилось осреднение полученных величин. Длительность расчета достаточно велика. При шаге по времени А == 0,01 расчет производился до 4 17 в зависимости от угла а и длины раструба с1. [c.599] Полученная вихревая структура течения (рис.3.31) имеет похожее очертание с опытными данными (рис.3.32) и расчетами, выполненными по методу Жуковского [124]. [c.599] Вернуться к основной статье