Том 333 № 10 (2022)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2022/10/3698

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ ДИФФУЗОРЕ

Актуальность. В различных механизмах и машинах широко используются диффузоры, либо в виде насадки, либо в качестве составной части. В связи с этим исследование движения вязкой жидкости в диффузорах направлено на выявление закономерностей изменения гидродинамических параметров потока, что позволит лучше понять характер движения в зависимости от числа Рейнольдса. По результатам анализов исследования выявятся условия по правильному конструированию узла механизма, обеспечивающего его надежную и долговечную работу. 
Целью настоящей работы является исследование закономерностей изменения гидродинамических параметров вязкой несжимаемой жидкости в плоском диффузоре и определение параметров потока в фиксированном сечении. 
Объекты: плоский диффузор, в котором двигается вязкая несжимаемая жидкость. При этом выявление закономерностей изменения гидродинамических параметров потока имеет определяющее значение при выборе конструктивных размеров аппаратов и механизмов, основной частью которых является плоский диффузор. 
Методы. В основу исследования по выявлению закономерностей изменения гидродинамических парамеров потока в плоском диффузоре заложены фундаментальные нелинейные дифференциальные уравнения механики вязкой жидкости, которые в общем случае не поддаются точному математическому решению. С целью интегрирования в нелинейных дифференциальных уравнениях, ввиду малости, отброшены нелинейно-конвективные члены, а также упрощены инерционные члены. Такое упрощение оправдано, если скорости весьма малы или если динамический коэффициент вязкости жидкости весьма велик. Разработан метод решения краевой задачи, получены закономерности изменения параметров потока. По выведенным закономерностям построены графики изменения скорости, давления и касательных напряжений на стенке неподвижного канала и определены координаты точки отрыва. 
Результаты. В зависимости от угла раствора диффузора и числа Рейнольдса дано общее решение аппроксимирующих уравнений Навье–Стокса. В соответствии с характером движения установлены граничные условия задачи и сформулирована краевая задача. Разработан метод интегрирования краевой задачи, получены закономерности изменения скоростей по длине диффузора при параболическом распределении скоростей во входном сечении. Построены графики изменения радиальных скоростей по длине и при фиксированном значении угла раствора, получена картина течения и переход одномодового течения к многомодовым режимам. При фиксированном значении угла раствора и числа Рейнольдса выведены условия отрыва потока от неподвижной стенки, при которых скорость потока меняет знак.

Ключевые слова:

Диффузор, профиль скорости, распределение давления, предел устойчивости, вязкая жидкость, течение жидкости

Авторы:

Арестак Арамаисович Саруханян

Егиазар Ваграмович Варданян

Гарник Бахшоевич Вермишян

Скачать pdf