Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение нестационарных турбулентных течений (HIT) является одной из важных задач газовой динамики. Во многом, это обусловлено широкой распространенностью этого класса течений на практике: энергоустановки, гидравлические и пневматические приводы в системах управления, транспортные трубопроводы и т.д.
В настоящее время, в частности, актуальной является проблема учета энергоносителей на промышленных предприятиях. Исследования натурных узлов учета природного газа указали на присутствие в транспортных трубопроводах гидродинамической нестационарности, обусловленной работой нагнетательных машин, регуляторов, запорной арматуры, акустическими эффектами и т.п.
Сложность измерения нестационарных расходов обусловлена отсутствием надежных методик измерения. Создание последних невозможно без понимания и оценки тех явлений, которые происходят в нестационарных турбулентных потоках.
Цель работы. 1. Создать автоматизированный газодинамический стенд с рабочим участком для изучения НТТ в трубах с подводом тепла.
-
Создать стенды для калибровки термоанемометрических датчиков и датчиков дифференциального давления.
-
Разработать программное обеспечение для сбора и переработки информации.
-
Разработать методики ведения эксперимента.
-
Провести серии экспериментов в стационарном и пульсирующих потоках с холодной и нагретой стенкой.
-
Произвести оценку влияния температурного фактора и гидродинамической нестационарности на осредненные и пульсационные характеристики течения.
Научная новизна. Создан автоматизированный газодинамический стенд на базе персонального компьютера типа ГВМ PC AT 286 для исследования нестационарных турбулентных течений (НТТ) в цилиндрической трубе с холодной и нагретой стенкой методом термо и пневмометрии. В результате подробного экспериментального исследования НТТ в цилиндрической трубе с холодной и нагретой стенкой получена информация о характере и степени влияния тепловой и гидродинамической нестационарности на усредненную и пульсационную структуры течения. Предложен метод обобщения данного влияния.
На защиту выносятся: экспериментальная установка, методика и результаты исследований НТТ в цилиндрической трубе с холодной и нагретой стенкой.
Практическая ценность. Работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением фундаментальных исследований РАН по разделу 2.3.1. «Газовая динамика, аэродинамика, процессы горения и взрыва, механика многофазных сред» по теме «Развитие теории нелинейных и хаотических колеба-
ний в гидроупругих системах» на период 1996-2000г.г. (№01.9.60 00591 гос.рег.)
Новые данные, полученные в результате экспериментальных исследований НТТ в цилиндрической трубе с холодной и нагретой стенкой, дополняют уже имеющуюся информацию по нестационарным течениям. Они могут служить основой при обобщении НТТ с целью выявления основных закономерностей влияния нестационарности на структуру течения. Кроме того, результаты данного исследований могут быть использованы для выбора математической модели при проектировании и расчете технических устройств, газодинамические процессы в которых носят нестационарный характер. Исследования, проведенные в цилиндрической трубе с холодной и нагретой стенкой, позволили ответить на вопрос о влиянии тепловой и гидродинамической нестационарности на учет расхода энергоносигелеи на реальных узлах учета.
Результаты исследований приняты Государственным научным метрологическим центром Всероссийского научно-исследовательского института расходометрии г. Казань.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Казанского государственного технического университета (КАИ), Казанского государственного технологического университета (КХТИ), семинарах на кафедре "Автоматизации и информационных технологий" КГТУ.
Публикации. По результатам работы автором опубликовано статьи в периодической печати и тезисы конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы. Полный объем диссертации 164 страницы, основного текста 108 страниц, 121 рисунок, 5 приложений.