ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 2 ◊ с. 117-131

А. А. Баскова^*, Г. О. Воропаєв^*

^* Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, Україна

Cтруктура вихрової неізотермічної течії на початковій ділянці труби при перехідних числах Рейнольдса

Gidrodin. akust. 2018, 1(2):117-131

https://doi.org/10.15407/jha2018.02.117

МОВА ТЕКСТУ: Російська

АНОТАЦІЯ

Проведено пряме чисельне моделювання структури потоків неізотермічних середовищ на початкових ділянках гладких труб і труб з гофрованими вставками різної геометрії. Досліджено виникнення й розвиток хвильових та вихрових збурень у ламінарному потоці в широкому діапазоні перехідних чисел Рейнольдса. Показана залежність вихрової структури потоку від теплової нерівноважності середовища, а також геометрії гофрованої поверхні труби при перехідних числах Рейнольдса. Інтенсифікація збурень, яка спостерігається в неізотермічному потоці у порівнянні з ізотермічним потоком при одному й тому ж числі Рейнольдса, визначається величиною від'ємного градієнта в'язкості середовища відносно поверхні труби. Отримано аналітичний вираз профілю швидкості, який залежить від градієнта динамічної в'язкості середовища, що має точку перегину всередині теплового примежового шару й задовольняє необхідну умову нестійкості течії при зменшенні динамічної в'язкості середовища. Профіль швидкості в потоці крапельної рідини втрачає стійкість раніше при наявності холодної стінки труби, а в потоці газу - в присутності гарячої стінки. На базі чисельного експерименту визначено залежність часових і просторових масштабів вихрової структури течії від числа Рейнольдса й параметрів гофрування поверхні труби. Показано, що для певниху співвідношень безрозмірних довжин і амплітуд хвилястості поверхні, віднесених до радіусу труби, гофровані вставки можуть бути як стабілізаторами течії на початковій ділянці труби, так і генераторами низькочастотних збурень при відповідному числі Рейнольдса, які спричиняють ранній перехід до турбулентності.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

неізотермічна течія в трубі, гофрування, градієнт динамічної в'язкості, інтенсифікація збурень, вихрова структура потоку, початкова стадія переходу, гідравлічні втрати

ЛІТЕРАТУРА