Введение к работе
Актуальность темы. Задача измерения расхода жидких и газообразных веществ занимает важное место в системе производственных отношений. Требования, предъявляемые к средствам измерения расхода, возрастают с внедрением в промышленность энергосберегающих технологий. Среди таких, зачастую противоречивых требований - надежность и низкая стоимость, широкий динамический диапазон измерения и высокая точность, частотный выходной сигнал и отсутствие подвижных частей. Перспективными, с точки зрения удовлетворения этим требованиям, являются вихревые расходомеры о обтекаемым телом.
Принцип действия вихревого расходомера с обтекаемым телом (далее - вихревой расходомер) основан на зависимости от скорости потока частоты срывающихся с тела регулярных крупномасштабных вихрей. При создании измерительной системы вихревого расходомера основными проблемами являются обеспечение строгой упорядоченности срыва вихрей и надежная регистрация частоты срыва в широком диапазоне расходов в условиях воздействия различных факторов. Особенно остро встают эти проблемы при измерении малых расходов жидкости и газа, когда вихреобразование становится слабоупорядочениым или исчезает вовсе, а энергия вихрей настолько мала, что частоту срыва вихрей практически невозможно зарегистрировать. Эффективность решения этих проблем напрямую зависит от того, насколько глубоко понятен механизм вихреобразования. В настоящее время накоплен достаточно обширный материал о процессе упорядоченного вихреобразования за шюхообтекаемыми телами. Однако, многие вопросы остаются еще открытыми, особенно те, которые связаны с влиянием на процесс вихреобразования различных факторов таких как ограниченность течения (обтекаемое тело вихревого расходомера находите в канале) неравномерность профиля скорости и турбулентности набегающего потока вынужденные колебания расхода вТязиоэтим тема настоящего исследования связанная с изучением процесса срыва вихрей с обтекаемого ,тела вихревого расходомера, представляется весьма актуальной.
Цель работы;
- провести экспериментальные исследования структуры течения и процесса вахреобразования вблизи плохообтекаемьгх тел в условиях воздействия различных возмущающих факторов;
і
- провести исследования по созданию вихревого расходомера с
улучшенными характеристиками в области малых среднерасходных
скоростей потока.
Научная новизна:
выявлено, что на плохообтекаемом теле малого удлинения в турбулентном ограниченном потоке с неравномерным профилем Cкорoсти формируются регулярные двумерные вихри без нарушения их цельности по всей длине тела. Объяснен механизм формирования на плохообтекаемом теле цельных двумерных вихрей;
обнаружены вторичные течения вдоль образующей поперечно обтекаемого кругового цилиндра в трубе;
показано, что неравномерность профиля скорости набегающего потока приводит к искривлению линии ламинарного отрыва потока на поверхности поперечно обтекаемого кругового цилиндра, а также к сдвигу фазы формирования вихря по длине обтекаемого тела.
Практическая ценность.
полученные экспериментальные данные дают более полное представление, по сравнению с существующими знаниями, о механизме срыва вихрей на обтекаемых телах вихревых расходомеров;
разработаны принципы создания вихревого расходомера с заданными свойствами для различных задач измерения расхода;
- разработаны и внедрены в промышленность вихревые
расходомеры с улучшенными характеристиками в области малых
среднерасходных скоростей;
На защиту выносятся :
результаты исследования структуры течения вблизи плохообтекаемьгх тел малого удлинения в ограниченном турбулентном потоке с неравномерным профилем скорости;
результаты исследования процесса вихреобразования на плохообтекаемом теле в условиях пульсирующего набегающего потока;
методика учета непостоянства безразмерной частоты внхреобразования в диапазоне чисел Re от ЗхЮ'до 1,65x10^в условиях ограниченности течения и неравномерности профиля скорости набегающего потока;
- результаты исследования по созданию вихревого расходомера с
улучшенными характеристиками в области малых среднерасходных
скоростей.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах в КГТУ им.А.Н.Туполева (Казань, 1997 - 1999 гг.), II международном симпозиуме по энергетике (Казань, 1997), конференции КазНЦ РАН (Казань 1998г.), XI
Акустической всесоюзной конференции (Москва 1991г.), постоянино-денствующем семинаре СВВКИУ (Саратов 1989г,), межвузовском постоянно-действующем семинаре КВАКНУ (Казань 1990г.), Сертифицированы и реализованы 160 вихревых расходомеров-счетчиков газа ВРСГ-1, находящиеся в промышленной эксплуатации от I года до 8 лет.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 17 работах, среди них - патент, авторское свидетельство, положительное решение о выдаче патента и 2 сертификата утверждения типа средства измерения.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на #? страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав,заключения, 1L иллюстраций, J^_ таблиц и списка литературы (А наименований).