Силовые характеристики потока при подаче его в радиально–щелевой зазор в поперечном направлении

Авторы

  • Анатолий Петрович Черепанов Ангарский государственный технический университет
  • Павел Константинович Ляпустин Ангарский государственный технический университет

Ключевые слова:

силовые и энергетические характеристики потока, поперечная подача потока, концентричная кольцевая зона, давление, дроссель, пристенный пограничный слой, разрежение, радиально-щелевой зазор, сектор потока, многокомпонентное смешивание, эжектирование

Аннотация

В статье рассмотрена гипотеза определения силовых и энергетических характеристик потока между стенками при поперечной подаче в зазор, который образован этим стенками, с подачей потока сжимаемой жидкости через центральное отверстие в одной из стенок. Исследуются силовые параметры при безотрывном течении сжимаемой жидкости в этом зазоре и чередующихся концентричных кольцевых зон (каверн) пониженного (разрежения) и повышенного (выше атмосферного) давления в них. Несмотря на то, что течение в щелевых зазорах достаточно изучено, образование чередующихся кольцевых зон разрежения и давления не находит достаточного применения. Появление кольцевых зон разрежения и давления меняет представление о характере распределения потока в радиальном направлении зазора и требует уточнения условий их появления и определения силовых характеристик, что особенно интересно с точки зрения перераспределения энергии движущегося потока в этом зазоре. Удалось установить, что кольцевая зона образуется не только при развороте потока сжимаемой жидкости в зазор за кромкой отверстия в одной из стенок, но и самом зазоре за первой зоной появляется регулярное чередование последующих кольцевых зон. При этом первая кольцевая зона разрежения появляется на стенке с отверстием, а вторая на противоположной стенке и т. д. Если хотя бы одна из стенок сделана из упругого материала, то возможны ее колебания под воздействием усилий, вызванных чередованием разрежения с повышенным давлением. Амплитуда колебаний зависит от силы давления сжимаемой жидкости, подаваемой в зазор, и от упругости материала стенки. Показана взаимосвязь давления потока с его силовыми характеристиками при его безотрывном течении в зазоре, вызывающими прогиб упругой стенки и условия ее автоколебаний. Определение регулярных кольцевых зон разрежения и давления по мере удаления их от центрального отверстия проведено с помощью упрощенной модели безотрывного течения потока в зазоре. Модель позволила определить также силовые характеристики потока в зазоре с помощью рецепторов, содержащих дискретные струйные логические элементы, чувствительность которых несколько выше, чем, например, у манометров и вакуумметров. Установлено, что образование кольцевых зон прежде всего зависит от давления и расхода сжимаемой жидкости, подаваемой через центральное отверстие в зазор, а также от скорости расходящегося в зазоре потока и количества регулярных зон разрежения и давления в зазоре. Показаны некоторые возможности полезного применения регулярного чередования зон разрежения с повышенным давлением между близко расположенными стенками в различных устройствах и технологиях с образованием автоколебаний, когда одна из стенок выполнена упругой по отношению к другой (жесткой). На данное время разработаны устройства для испытания образцов материала на восприятие циклических нагрузок, устройства для распознавания положения, ориентации и захвата пластинчатых деталей при автоматической сборке. Разработано устройство для осуществления эжектирования и многокомпонентного смешивания газовых, паровых и других текучих сред. Найдено применение в пульсационных устройствах получение газожидкостных смесей в тепло и массообменных процессах при абсорбции, ректификации, диспергировании, эмульгировании, а также для вибрационной очистки от отложений, например, стенок циклонов и др.

Библиографические ссылки

Лагуткин М.Г. Влияние конструктивных и режимных параметров работы вихревого аппарата на величину коэффициента эжекции / М.Г. Лагуткин, А.Н. Михальченкова, М.М. Бутрин // Энергосбережение и водоподготовка. М.: «Сам Полиграфист», 2017. № 3 (107). С. 48–53.

Пиралишвили Ш.А. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения / Ш.А. Пиралишвили. М.: Энергомаш, 2000. 412 с.

Соколов Е.Я. Струйные аппараты. 3-е изд., перераб. / Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.

Черепанов А.П. Струйно-логические устройства автоматической ориентации плоских деталей при сборке. Автореферат кандидатской диссертации. ИПИ. Иркутск, 1993. 20 с.

Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики: учебное пособие для вузов по специальности «Гидропривод гидроавтоматика». М. Машиностроение, 1979. 232 с.

Черепанов А.П., Ляпустин П.К., Быргазов П.Н. Упрощенная математическая модель исследования потока в зазоре между пластинами: сб. науч. тр. Ангарского государственного технического университета. Ангарск: Изд-во АнГТУ, 2019. Т. 1 № 16 2019. С. 137–142.

Альтшуль А.Д. Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости): учеб. пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1975. 327 с.

Цегельский В.Г. К теории газовых эжекторов с цилиндрической и конической камерами смешения / В.Г. Цегельский // Известия высших учебных заведений, 2012, № 2. С. 46–71.

Краснов Н.Ф. Аэродинамика. Ч. 2. Методы аэродинамического расчета. М..: Высшая школа, 1980. 416 с.

Гогричиани Г.В. Пневматический струйно-тензометрический датчик положения // Механизация и автоматизация производства, 1988, № 12. С. 15–16.

Пикнер М.Я. Исследование аэродинамического эффекта для струйных захватных питателей / Известия вузов № 10. М.: Машиностроение. 1968. С. 16–169.

Пневматические устройства и системы машиностроения: справочник / Е.В. Герц. М.: Машиностроение, 1981. 218 с.

Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. М.: Наука, 1964. 816 с.

Погорелов В.И. Элементы и системы гидроавтоматики. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979. 184 с.

Черепанов А.П., Земченко А.В. Исследование рабочего процесса взаимодействия элементарной поверхности детали с распознающей ячейкой рецептора струйно-логического ориентирующего устройства (СЛОУ) // Вестник Читинского политехнического института. Вып. 3. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 1996. С. 317–328.

Патент Российской Федерации № 2657301, МПК B01D 3/14. Способ образования пульсаций газожидкостной смеси и устройство для его осуществления // А.П. Черепанов. Заявитель: ФГБОУ ВО «Ангарский государственный технический университет». Опубл.: 19.06.2018 Бюл. № 17.

Патент Российской Федерации № 2705695, МПК F04F 5/44. Способ эжектирования потока и устройство для его осуществления // А.П. Черепанов. Заявитель: ФГБОУ ВО «Ангарский государственный технический университет». Опубл.: 11.11.2019 Бюл. № 32.

Черепанов А.П. Новые возможности использования безотрывного течения потока жидкости в узком зазоре между пластинами. Современные технологии и научно-технический прогресс: тезисы докладов научно-технической конференции. Ангарск, 1994. С. 30.

Черепанов А.П. Пневматический резонатор упругих колебаний пластин // Современные технологии и научно–технический прогресс. Тезисы докладов научно–технической конференции. Ангарск, 1995. С. 17.

Черепанов А.П., Ляпустин П.К., Быргазов П.Н. Устройство очистки внутренних стенок циклона от отложений // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2020. Т. 1. № 7. С. 85–86. DOI: 10.36629/2686–9896–2020–1–85–86.

Опубликован

2021-04-29

Как цитировать

Черепанов, А. П., & Ляпустин, П. К. (2021). Силовые характеристики потока при подаче его в радиально–щелевой зазор в поперечном направлении. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, (1(69), 58-67. извлечено от https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/106

Выпуск

Раздел

Машиностроение, машиноведение и энергетические системы