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

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.