Д т. н., доц. А. В. Косых 15 декабря 2012 г


ГЛАВА 2 ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ОЦЕНОК



страница2/7
Дата06.06.2016
Размер1.34 Mb.
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7
ГЛАВА 2 ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ОЦЕНОК

2.1 Аналитические оценки распределения векторов скоростей газового потока в типовых топливных баках

Для анализа параметров процесса газификации необходимо исследования тепловых процессов в баке: температуры стенок бака, потери тепла в космос от излучения бака, скорости прогрева жидкости, скорость её испарение, нагрев газовой подушки и т.д. Эти процессы определяются сложными тепловыми взаимодействиями между вводимым потоком теплоносителя, жидкостью, стенками бака, газом внутри бака.

Интенсивность этих взаимодействий приводит к испарению (газификации, выпариванию) жидкости и, вместе с тем, к появлению «бросового» тепла, которое идёт на нагрев конструкции топливного бака и последующего сброса этого тепла в космос.

Тепловые взаимодействия между участниками процесса:

- подаваемый теплоноситель с заданными скоростями, массовым секундным расходом,

- конструкция бака,

- принятое положение жидкости относительно стенок бака и газовой подушке в баке,

- уходящий в дренаж смешанный продукт газификации, включающий в свой состав газы теплоносителя, испарившуюся жидкость, газы газовой подушки.

определяются теплофизическими свойствами газов теплоносителя, испаряемой жидкости, материалов конструкции баков, его геометрическими размерами, коэффициентами тепло-и массообмена, которые, прежде всего, являются функциями от скорости потоков газов.

Таким образом, первой задачей при анализе процесса газификации является оценка скоростей набегающего потока теплоносителя.

Учитывая тот факт, что объём жидкости в баке составляет до 3% от объёма бака газодинамическая картина (поле скоростей теплоносителя в баке) практически не измениться, если рассматривать практически полное отсутствие жидкости.

Следовательно, возникает возможность рассмотреть газодинамическую картину процесса газификации независимо от теплового процесса, что позволит определить скорости потоков, которые реализуются в баке, сформулировать ограничения, в которых ведутся исследования, в том числе, при расчёте таких критериев как Рейнольдса, Нуссельта и т.д.

Для определения режима функционирования систем газификации необходимо задание геометрических характеристик топливных баков и параметров ввода ТН в объём топливных ёмкостей.

Анализ типовых конструкций топливных баков РКН показал:

- длина топливных баков первых ступеней (при диаметре Dб=2,4÷4 м) лежит в диапазоне Lб=7÷12 м;

- длина топливных баков вторых ступеней (при диаметре Dб=2,4÷4 м) лежит в диапазоне Lб=2÷5 м;

- длина топливных баков третьих ступеней РКН (при диаметре Dб=2,4÷4 м) лежит в диапазоне Lб=1÷2 м;

- топливные баки первых ступеней выполняются в виде цилиндрических или конусообразных баков со сферическими формами днищ;

- топливные баки последующих ступеней РКН выполняются в виде цилиндрических баков со сферическими формами днищ или имеют тороидальную форму;

- топливные баки могут иметь внутри объёма различные элементы конструкции (гасители колебаний, тонельный трубопровод, заборные устройства и пр.);

- боковые внутренние поверхности топливных баков могут выполняться в виде: гладкой оболочки (баки верхних ступеней); в виде химического либо механического фрезерования или иметь продольно-поперечный силовой набор;

- днища топливных баков выполняются в виде гладких оболочек.

Как видно из анализа типовых конструкций топливных баков РКН не существует единой универсальной конструкции, использование которой возможно для проведения базовых термодинамических и газодинамических расчётов с последующим распространением результатов на остальные. Для точного термодинамического и газодинамического расчёта необходимо наличие полных геометрических характеристик внутрибаковых устройств, типа силового набора и т.д.

Математическое моделирование газодинамических потоков внутри типовых топливных баков проводилось при помощи програмного пакета ANSYS-CFX. Для моделирования течений в объёме топливного бака использовалась k- модель турбулентности [15-17]

Согласно исследований [18] работа система газификации остатков топлива осуществляется в условиях малых гравитационных полей (nx=0÷0,2) и следующих параметрах:

- температура ввода ТН - ;

- давление в топливном баке - ;

- температура в топливном баке .

Отмечается, что работа системы газификации жидких остатков КРТ осуществляется при дозвуковой скорости ввода ТН в топливный бак.

Газификация жидких остатков КРТ осуществляется без термохимического взаимодействия ТН с остатками КРТ.

В зависимости от применяемых КРТ для функционирования ГГ, параметры ТН имеют следующие показатели [19]:

- газовая постоянная продуктов ТН ;

- показатель адиабаты ТН .

Определим скорость звука при параметрах ввода ТН в объём топливного бака по следующей формуле:



(2.1)

Скорость звука лежит в диапазоне м/с.

Оценку скорости натекания ТН на поверхности проведём, принимая за расчётное значение скорости ввода ТН от 500 м/с и ниже.

1) Топливный бак второй ступени при наличиии силового набора и тонельного трубопровода.

На рисунке 2.1 изображена схема ввода ТН в топливный бак и отбора газовой смеси из объёма топливного бака в процессе газификации жидких остатков КРТ (вид со стороны верхнего днища).

III

I

II



IV

Выход


Вход

Рисунок 2.1 - Схема ввода ТН в топливный бак и отбора газовой смеси из объёма топливного бака в процессе газификации

На рисунке 2.2 представлена сгенерированная сетка для данного топливного бака. (сетка включает 243304 элемента)

8

Рисунок 2.2 - Сгенерированная сетка топливного бака второй ступени с силовым набором и тонельным трубопроводом.

На рисунках 2.3 и 2.4 приведены картины линий тока ТН в различных плоскостях (см. рисунок 2.1).

8

Рисунок 2.3 - Картина линий тока ТН в плоскости I-III.



8

Рисунок 2.4 - Картина линий тока ТН в плоскости II-IV.

На рисунках 2.5-2.8 приведены графики изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака для различных полуплоскостей.

8

Рисунок 2.5 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в I полуплоскости.



8

Рисунок 2.6 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в III полуплоскости.


8

Рисунок 2.7 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в II полуплоскости.



8

Рисунок 2.8 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в IV полуплоскости.

На рисунках 2.9-2.12 приведены графики изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака для различных полуплоскостей.

8

Рисунок 2.9 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в I полуплоскости.



8

Рисунок 2.10 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в III полуплоскости.



8

Рисунок 2.11 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в II полуплоскости.



8

Рисунок 2.12 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в IV полуплоскости.

На рисунках 2.13 и 2.14 приведены графики изменения осреднённых параметров скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака различной длины и области тоннельного трубопровода для различных полуплоскостей.

Рисунок 2.13 - График изменения осреднённых параметров скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака.



Рисунок 2.14 - График изменения осреднённых параметров скорости движения ТН в области тонельного трубопровода топливного бака.



2) Топливный бак первой ступени при наличиии силового набора и тоннельного трубопровода.

На рисунке 2.15 представлена сгенерированная сетка для данного топливного бака. (сетка включает 547031 элемент)



9

Рисунок 2.15 - Сгенерированная сетка топливного бака первой ступени с силовым набором и тонельным трубопроводом.

На рисунках 2.16 и 2.17 приведены картины линий тока ТН в различных плоскостях (см. рисунок 2.1).

9

Рисунок 2.16 - Картина линий тока ТН в плоскости I-III.



9

Рисунок 2.17 - Картина линий тока ТН в плоскости II-IV.

На рисунках 2.18-2.21 приведены графики изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака для различных полуплоскостей.
9

Рисунок 2.18 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в I полуплоскости.



9

Рисунок 2.19 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в III полуплоскости.



9

Рисунок 2.20 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в II полуплоскости.



9

Рисунок 2.21 - График изменения скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака в IV полуплоскости.

На рисунках 2.22-2.25 приведены графики изменения скорости движения ТН по длине тонельного трубопровода топливного бака для различных полуплоскостей.

9

Рисунок 2.22 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в I полуплоскости.



9

Рисунок 2.23 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в III полуплоскости.



9

Рисунок 2.24- График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в II полуплоскости.



9

Рисунок 2.25 - График изменения скорости движения ТН по длине тоннельного трубопровода топливного бака в IV полуплоскости.

На рисунках 2.26 и 2.27 приведены графики изменения осреднённых параметров скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака различной длины и области тоннельного трубопровода для различных полуплоскостей.

Рисунок 2.26 - График изменения осреднённых параметров скорости движения ТН в пристеночной области топливного бака.



Рисунок 2.27 - График изменения осреднённых параметров скорости движения ТН в области тонельного трубопровода топливного бака.

Анализ моделирования газодинамических потоков внутри типовых конструкций топливных баков при наличиии силового набора и тоннельного трубопровода показал:

1. Наличие силового набора и внутрибаковых устройств в виде тонельного трубопровода координально меняет картину течения ТН в пристеночной области и длине тоннельного трубопровода. Векторы скоростей могут менять направление своего движения, в некоторых областях возможно турбулизация потока, образование застойных зон и пр.;

2. За счёт неоднородностей линий тока наблюдается пульсационный характер распределения скорости движения ТН на пластине между силовым набором и длине тонельного трубопровода;

3. Осреднённые параметры скорости в пристеночной области топливного бака и области тонельного трубопровода находятся в диапазоне от 3 до 15 м/с, на отдельных участках скорость может увеличиваться до 20 – 50 м/с.

4. Преобладающий диапазон изменения угла набегающего потока ТН к поверхности стенки составляет от 00 до 500.

2.2. Обоснование типоразмера экспериментальной модельной установки

Расчет термодинамических процессов, происходящих в реальных конструкциях, в условиях невесомости и неопределённости граничного и фазового состояния жидкости представляет собой сложнейшую задачу.

Наиболее точные результаты получаются при проведении физического моделирования на конструктивно подобных моделях, в которых соблюдается подобие не только геометрических, но и динамических и других параметров процесса.

Для конструктивно подобных моделей необходимо обеспечить не только геометрические параметры, но и массовые, жесткостные и прочие характеристики, в том числе определяемые критериями подобия.

Чаще всего, конструктивно подобные модели используются для оценки динамических свойств объекта исследования. Для исследования параметров движения жидкости, их поведение в процессе газификации, используют геометрически подобные модели [20]

При моделировании реального (физического) процесса исследования проводятся, как правило, на модели, выполняемой с некоторым масштабированием, при этом необходимо выдерживать критерии подобия, определяющие протекание данного процесса, а также задание краевых и начальных условий протекания процесса [21]

При проектировании экспериментального стенда, разработке методик, программы проведения экспериментов должно осуществляться из условия применимости результатов опытов с достаточно высокой степенью достоверности на натурном объекте.

Приведенные в работах [22] исследования по моделированию термодинамических процессов в объёме топливных баков показали, что для данных условия протекания термодинамических процессов газификации жидкости возможно использование метода контрольного объёма [23].

В основе данного метода, именуемого также интегрально-интерполяционным, лежит идея, заключающаяся в том, что расчетную область разбивают на некоторое число непересекающихся контрольных объемов, по каждому из которых интегрируется исходные дифференциальные уравнения. Преимущество данного подхода заключается в том, что он основан на выполнении макроскопических физических законов.

Однако, есть вероятность в неопределённости задания характерной переменной величины (в рассматриваемом случае – скорость натекания ТН) на границе раздела элементарных объёмов. В рассматриваемой постановке задачи по газификации жидкости в неизменном объёме топливного бака за счет хорошего перемешивания наблюдается равномерность распределения (изменения) параметров без скачков по плотности, температуре газовой фазы.

Возможности моделирования термодинамических, гидродинамических процессов определяется возможностью получения на экспериментальной модельной установке числовых значений общепринятых критериев подобия Bo, We, Fr, Re, Sh и пр. равных натурным [22]

При принятой гипотезе о малой кривизны обечайки топливного бака стенку бака можно считать плоской и рассматривать условия теплообмена для плоской стенки.

Необходимо отметить, что в конструкции топливных баков для демпфирования колебаний жидкого топлива на активном участке выведения предусмотрены гасители колебаний, расположенные большей частью продольно по длине топливного бака. Некоторые из них имеют перфорацию, однако большинство гасителей колебаний представляют собой тонкие листы, выполненные из алюминиевых сплавов толщиной до 2 мм и размером до 0,7 радиуса топливного бака. Число гасителей колебаний составляет от 4 до 6. На рисунке 2.27, представлен разрез топливного бака с гасителями колебаний.

Наличие гасителей колебаний позволяет рассматривать общий объём топливного бака разбитого на несколько выделенных объёмов. При этом протекание термодинамических процессов в выделенных объёмах предполагается идентичными между ними (из-за предположений см. выше).bg3

Рисунок 2.27 – Разрез топливного бака с силовым набором, тоннельным трубопроводом и гасителями колебаний.

В работе [22] сформулирован самостоятельный класс прикладных задач низкотемпературной термодинамической газификации, основанный на подаче ТН в бак с малыми остатками жидкости (до 3% от объёма бака), т.е. термодинамического процесса тепло - и массообмена между поступающим теплом с вводимым ТН и термодинамической системой «стенки бака – газ наддува – жидкость» в поле малых гравитаций и неопределённости граничного положения.

В соответствии с теорией подобия на экспериментальном стенде определяются основные параметры модельного процесса газификации:

- температура и массовый секундный расход ТН,

- параметры модельной жидкости,

- давление в ЭММУ.

Моделирование и пересчёт параметров газификации осуществляется с использованием соответствующих критериев подобия. Использование метода выделенного объёма позволяет моделировать процесс газификации при идентичности критериев Рейнольдса (Re) и гомохромности (Ho).

Рассмотрим третью теорему подобия — теорема М. В. Кирпичева и А. А. Гухмана (1931 г.), которая формулирует необходимые и достаточные условия, чтобы установить: на какие явления могут быть распространены результаты, полученные в модельном эксперименте, т. е. какие явления подобны исследованному.

Теорема формулируется так: подобны между собой те явления, у которых условия однозначности подобны и определяющие критерии равны [24]

Таким образом, применение теории подобия позволяет правильно поставить опыт, изучить сложные физические явления и процессы на моделях и, обработав результаты опыта в виде чисел подобия, составить уравнение подобия, пригодное для расчета всей группы явлений, подобных изученному. Тем самым ограничивается и уменьшается количество необходимых опытных данных: для каждой группы подобных явлений (подчас весьма многочисленной) достаточно выполнить лишь одно экспериментальное исследование.

Однако получаемые методом подобия обобщенные расчетные зависимости применимы лишь в тех пределах изменения определяющих критериев, которые имели место в эксперименте. Универсального решения метод подобия дать не может, он позволяет лишь обобщать опытные данные в области, ограниченной условиями подобия.


  1. Число Рейнольдса: .

Определяет, в частности, переход от ламинарного режима к турбулентному. Число или критерий — безразмерное соотношение, которое, как принято считать, определяет ламинарный или турбулентный режим течения жидкости или газа. Число также считается критерием подобия потоков. Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит по достижении так называемого критического числа . При < течение происходит в ламинарном режиме, при > возможно возникновение турбулентности. Критическое значение числа зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе . Число как критерий перехода от ламинарного к турбулентному режиму течения и обратно относительно хорошо действует для напорных потоков.

При переходе к безнапорным потокам переходная зона между ламинарным и турбулентным режимами возрастает, и использование числа Рейнольдса как критерия не всегда правомерно. Например, в водохранилищах формально вычисленные значения числа очень велики, хотя там наблюдается ламинарное течение.

Физический смысл: Число есть отношение сил инерции, действующих в потоке, к силам вязкости. Также число можно рассматривать как отношение кинетической энергии жидкости к потерям энергии на характерной длине.


  1. Число Фруда: .

Число Фруда () - один из критериев подобия движения жидкостей и газов, является безразмерной величиной. Применяется в случаях, когда существенно воздействие силы тяжести.

  1. Число Пекле:

Число или критерий Пекле () - критерий подобия, который характеризует соотношение между конвективным и молекулярным процессами переноса тепла (примесей, количества движения, характеристик турбулентности) в потоке жидкости (соотношение конвекции и диффузии), а также является критерием подобия для процессов конвективного теплообмена.

Используется при построении расчётных схем (метод конечных разностей, метод конечных элементов) для решения дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих течения вязкой жидкости.



  1. Число Струхаля: ,

Число Струхаля - безразмерная величина, один из критериев подобия нестационарных течений жидкостей и газов, характеризующий постоянство протекания процессов во времени.

Число Струхаля является функцией числа Рейнольдса, и в диапазоне действует эмпирический закон постоянства числа Струхаля: На рисунке 1.2 приведена зависимость числа Струхаля от обобщенного параметра.



srrrpd.png

Рисунок 1.2 Зависимость критерия Струхаля от обобщенного параметра.



  1. Число Бонда (Bo) - характеризует деформацию капли при ее седиментации: , где - радиус эквивалентной твердой сферы (обладающей тем же объемом и той же массой), - капиллярная составляющая вещества.

  2. Число Вебера .

Число Вебера (We) — критерий подобия в гидродинамике, определяющий отношение инерции жидкости к поверхностному натяжению.

  1. Число, или критерий Фурье .

Критерий Фурье () - один из критериев подобия нестационарных тепловых процессов. Характеризует соотношение между скоростью изменения тепловых условий в окружающей среде и скоростью перестройки поля температуры внутри рассматриваемой системы (тела), который зависит от размеров тела и коэффициента его теплопроводности.

Таблица 2.1 - Расчет критериев подобия при следующих начальных данных:



Параметр

Значение

КРТ

Керосин Т-1

Скорость , м/с

78

Характерный размер l, м

0,3

Температура T, С˚

100

Плотность , кг/м3

766

Скорость звука а, м/с

1315

Поверхностное натяжение , Н/м






Критерий

Ком-т






Pe

Sh





Fo

Керосин

T-1















При проведении экспериментальных исследований процессов тепло – и массообмена модельной жидкости в условиях различных давлений предусматривается задание следующих граничных условий:

- наличие внутреннего силового набора, удерживающего жидкость;

- наличие «зеркала» жидкости с массой жидкости до 3% объёма ЭМУ;

- исследования процессов теплопередачи «жидкость - стенка» и т.д.

Основными параметрами процесса газификации жидкости в общем случае (математическое и физическое моделирование, реализация в условиях штатного функционирования АБСС) являются:

- секундный расход ТН,

- температура ТН,

- время газификации,

- направление ввода ТН относительно продольной оси бака или относительно нижнего днища для ЭМУ,

- общее количество теплоты, поступающее в топливный бак ;

- количество теплоты, ушедшее на нагрев стенок конструкции ;

- количество теплоты, ушедшее на нагрев жидкости ;

- количество теплоты, ушедшее на нагрев газа в баке

Оптимальные параметры процесса газификации определяются исходя из условия минимизации следующих критериев [25]:

- подаваемого количества теплоты в ЭМУ при газификации заданного количества жидкости :

min Q при = , (2.2)

- времени газификации:

min Тгазиф при = , (2.3)

- потерь на нагрев конструкции бака:

min при = , (2.4)

Как следует из приведённых критериев (2.2) – (2.4), можно предположить, что данные критерии могут иметь линейно-зависимый характер, где-то совпадать, что должен подтвердить эксперимент.

На основе уравнения энергетического баланса определяются все составляющие, и определяется доля каждой из них в общем тепловом балансе.

Общее уравнение теплового баланса [22]:



, (2.6)

где


- количество теплоты, поступившее в объём ЭМУ с ТН;

- количество теплоты, ушедшее за счет дренажа из объёма ЭМУ;

- количество теплоты, идущее на нагрев конструкции ЭМУ, теплообмен с окружающей средой и пр.;

- количество теплоты, идущее на нагрев жидкости;

- количество теплоты, идущее на испарение жидкости, находящейся в объёме ЭМУ.

Энергетические показатели каждого компонента в процессе газификации могут быть определены по следующим отношениям [26]:

- доля количества теплоты, ушедшее за счет дренажа из объёма ЭМУ:

(2.8)

- доля количества теплоты, идущее на нагрев конструкции ЭМУ, теплообмен с окружающей средой и пр.



(2.9)

- доля количества теплоты, идущее на нагрев жидкости:



(2.10)

- доля количества теплоты, идущее на испарение жидкости:



(2.11)

По результатам модельного эксперимента формируются предложения по повышению эффективности составляющих процесса, протекающего в реальном топливном баке.



2.3. Аналитические оценки распределения векторов скоростей газового потока в экспериментальной модельной установке

Модель ЭМУ со штуцерами ввода и вывода представлена на рисунке 2.28.

Рисунок 2.28 - Экспериментальная ёмкость со щтуцерами входа и выходабезымянный

В данной экспериментальной ёмкости имеется 3 варианта ввода теплоносителя с различным расположением патрубков и углом их наклона, один патрубок вывода продуктов газификации, расположенный в верхней части экспериментальной ёмкости противоположно патрубкам ввода. Моделирование газодинамических потоков предусматривало, как наличие силового набора, идентичного штатному исполнению на натурном объекте, так и течение на плоской стенке.

Математическое моделирование газодинамических потоков внутри ЭМУ проводилось при помощи програмного пакета ANSYS-CFX [1-3]. Для моделирования течений в объёме ЭМУ использовалась k- модель турбулентности.

Система подготовки газовой смеси, входящяя в состав экспериментального стенда, обеспечивает получение ТН со следующими параметрами:


  • расход ;

  • температура ввода ТН - ;

  • набор штуцеров ввода ТН с проходным диаметром .

В соотвествии с вышеперечисленными параметрами, возможно задание скорости ввода ТН в объём экспериментальной ёмкости в следующем диапазоне: .

Проведём моделирование газодинамических потоков внутри экспериментальной ёмкости для различных углах ввода ТН.

III

I

II



А

А

На рисунке 2.29 изображена схема экспериментальной ёмкости с плоскостями для оценки газидинамической картины течения ТН


Рисунок 2.29 - Схема экспериментальной ёмкости с плоскостями для оценки газидинамической картины течения ТН.
Ниже представлены результаты моделирования газодинамических потоков в объёме экспериментальной ёмкости при следующих параметрах ввода ТН:

  • расход ;

  • температура ввода ТН - ;

  • проходной диаметром штуцера ввода ТН ;

  • скорость ввода ТН в объём ёмкости - .

На рисунке 2.30 представлена сгенерированная сетка для экспериментальной ёмкости. (сетка включает 131016 элементов)

эмму

Рисунок 2.30 - Сгенерированная сетка для расчёта газодинамической картины течения ТН в экспериментальной ёмкости.


1) Моделирование газодинамических потоков при угле ввода ТН равном 00 к поверхности.

На рисунках 2.31 - 2.33 приведены картины линий тока ТН в различных плоскостях (см. рисунок 2.29).



1

Рисунок 2.31 - Картина линий тока ТН в плоскости I.



1

Рисунок 2.32 - Картина линий тока ТН в плоскости II (по центру).



1

Рисунок 2.33 - Картина линий тока ТН в плоскости III.

На рисунке 2.34 приведена картина линий тока ТН на пластине в нижней части ёмкости.

1

Рисунок 2.34 - Картина линий тока ТН на пластине в нижней части ёмкости.

На рисунках 2.35-2.37 приведены графики изменения скорости движения ТН на пластине для различных плоскостей.

1

Рисунок 2.35 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости I.



1

Рисунок 2.36 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости II.



1

Рисунок 2.37 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости III.


2) Моделирование газодинамических потоков при угле ввода ТН равном 300 к поверхности.

На рисунках 2.38 - 2.40 приведены картины линий тока ТН в различных плоскостях (см. рисунок 2.29).



2

Рисунок 2.38 - Картина линий тока ТН в плоскости I.



2

Рисунок 2.39 - Картина линий тока ТН в плоскости II (по центру).



2

Рисунок 2.40 - Картина линий тока ТН в плоскости III.

На рисунке 2.41 приведена картина линий тока ТН на пластине в нижней части ёмкости.

2

Рисунок 2.41 - Картина линий тока ТН на пластине в нижней части ёмкости.

На рисунках 2.42-2.44 приведены графики изменения скорости движения ТН на пластине для различных плоскостей.

2

Рисунок 2.42 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости I.



2

Рисунок 2.43 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости II.



2

Рисунок 2.44 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости III.



3) Моделирование газодинамических потоков при угле ввода ТН равном 450 к поверхности.

На рисунках 2.45 - 2.47 приведены картины линий тока ТН в различных плоскостях (см. рисунок 2.29).



3

Рисунок 2.45 - Картина линий тока ТН в плоскости I.



3

Рисунок 2.46 - Картина линий тока ТН в плоскости II (по центру).



3

Рисунок 2.47 - Картина линий тока ТН в плоскости III.

На рисунке 2.48 приведена картина линий тока ТН на пластине в нижней части ёмкости.

3

Рисунок 2.48 - Картина линий тока ТН на пластине в нижней части ёмкости.

На рисунках 2.49-2.51 приведены графики изменения скорости движения ТН на пластине для различных плоскостей.

3

Рисунок 2.49 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости I.



3

Рисунок 2.50 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости II.



3

Рисунок 2.51 - График изменения скорости движения ТН на пластине в плоскости III.

На рисунке 2.52 приведён график изменения осреднённых параметров скорости движения ТН на пластине в нижней части ЭМУ в плоскости II для различных углов ввода ТН

Рисунок 2.52 - График изменения осреднённых параметров скорости движения ТН на пластине в нижней части ЭМУ в плоскости II для различных углов ввода ТН.


2.4 Выводы по главе 2

На основании проведённых в главе исследований получены следующие основные результаты.

1. Показана целесообразность исследования газодинамической картины внутри типовых топливных баков и экспериментальной модельной ёмкости при подаче теплоносителя с помощью программного пакета ANSYS для определения поля скоростей натекания на конструктивные элементы внутрибаковых устройств (стрингеры, демпферы, шпангоуты, тоннельный трубопровод).

2. На основании теории подобия сформулированы требования к экспериментальной модельной установке, моделирующий типовой объём топливного бака для проведения лабораторных экспериментов по испарению модельной жидкости (определение коэффициентов тепломассообмена) в зависимости от параметров теплоносителя (температура, скорость, углы входа), дополнительного ультразвукового воздействия.

3. Полученные результаты исследования поля скоростей теплоносителя в типовом топливном баке при наличиии силового набора и тоннельного трубопровода (при скорости ввода 500 м/с) показали:

- векторы скоростей могут менять направление своего движения, имеет место турбулизация потока, образование застойных зон, наблюдается пульсационный характер распределения скорости движения;

- усреднённые параметры скорости в пристеночной области топливного бака и области тонельного трубопровода находятся в диапазоне от 3 до 15 м/с, на отдельных участках скорость может увеличиваться до 20 – 50 м/с;

- преобладающий диапазон изменения угла набегающего потока к поверхности стенки составляет от 00 до 500.




Каталог: scientific activities
scientific activities -> Ведущая организация нгту
scientific activities -> Прилуцкий И. К. д т. н., проф кафедры Криогенная техника
scientific activities -> Исследование силы трения в бесштоковом пневматическом приводе.// Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2013. Т. 17. № С. 246-252
scientific activities -> Параметрический метод контроля эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарей
scientific activities -> Параметрический метод контроля эксплуатационных характеристик аккумуляторных батарей
scientific activities -> Проблемы сокращений терминологических единиц в подъязыке информатики английского языка
scientific activities -> Программа вступительного экзамена направление подготовки: 01. 06. 01 Математика и механика Направленность
scientific activities -> Научного издания «Гуманитарные ведомости тгпу им. Л. Н. Толстого»
scientific activities -> Повышение качества и производительности абразивной обработки деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе за счет определения рациональных технологических параметров сверхскоростного шлифования
scientific activities -> Состав совета по защите докторских и кандидатских


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница