Пространственно-временная структура турбулентного течения с наложенными пульсациями расхода в каналах теплоэнергетического оборудования
Диссертация
Получены новые экспериментальные данные о пространственно-временной структуре развитого турбулентного течения газа в круглой гидравлически гладкой трубе с наложенными периодическими пульсациями расхода. В диапазоне расходов от 206,36 м /ч до 386,13 м /ч и частот наложенных пульсаций расхода от 0 до 200 Гц (Ке=0,8×105.1,5×105- 81ь=0.8) при развитом турбулентном режиме течения проведены измерения… Читать ещё >
Содержание
- Основные обозначения
- Глава 1. Современные представления о турбулентных пульсирующих течениях
- 1. 1. Нестационарные турбулентные течения на практике
- 1. ^.Классификация нестационарных турбулентных течений
- 1. 3. Влияние гидродинамической нестационарности на гидравлическое сопротивление. '
- 1. 4. Структура турбулентных потоков в условиях гидродинамической нестационарности
- 2. 1. Экспериментальная установка
- 2. 2. Методические исследования системы измерения перепада давления в условиях нестационарности
- 2. 3. Измерение скорости потока
- 2. 3. 1. Работа термоанемометра в режиме постоянной температуры
- 2. 4. Датчик для измерения продольной компоненты вектора поверхностного трения
- 2. 5. Методы анализа экспериментальных данных
- 2. 5. 1. Методика проведения эксперимента
- 2. 5. 2. Корреляционный анализ
- 2. 5. 3. Спектральный анализ
- 2. 5. 4. Метод условно-выборочного осреднения
- 2. 5. 5. Анализ погрешности экспериментов
- 3. 1. Методические эксперименты в стационарных течениях
- 3. 2. Характеристики пульсаций потока в нестационарных условиях
- 3. 3. Перепад давления на участке трубы в нестационарных условиях
- 3. 4. Кинематическая структура турбулентного потока в нестационарных условиях
- 3. 4. 1. Профили скорости
- 3. 4. 2. Турбулентность в условиях гидродинамической нестационарности
- 3. 5. Пространственно-временная взаимосвязь параметров в нестационарных условиях
- 3. 6. Оценка затрат энергии на прокачку природного газа через трубу в условиях нестационарности потока
Список литературы
- Айтсам A.M. Расчет неустановившегося напорного движения несжимаемой жидкости в жестких цилиндрических трубах / A.M. Айтсам, J1.JI. Пааль, У.Р. Лийв// Тр. Таллин, политех, ин-та. Серия А. 1965. № 223. С. 3−19.
- Алемасов В.Е., Глебов Г. Ф., Козлов А. П., Термоанемометрические методы исследования отрывных течений. Казань: КФ АН СССР, 1990. — 178 с.
- Бендант Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. 544с.
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. — 520 с.
- Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. М.: Мир, 1983. — 312 с.
- Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение. Пер. с англ. -Мир.
- Букреев В.И., Шахин В. М. Статистически нестационарное турбулентное течение в трубе. Деп. В ВИНИТИ. № 866−81 Деп.
- Букреев В.И., Шахин В. М. Сопротивление трения и потери энергии при турбулентном пульсирующем течении в трубе. // Изв. АН СССР. Мех. жидк. и газа 1977 — № 1 — с. 160−162.
- Букреев В.И., Шахин В. М. Экспериментальное исследование турбулентного неустановившегося течения в круглой трубе // Аэромеханика, М.: Наука, 1976. С. 180−187.
- Валуева Е.П. «Особенности гидродинамического сопротивления при турбулентном пульсирующем течении в круглой трубе». Е. П. Валуева, В.Н. Попов// Изв. Акад. Наук. Энергетика. 1994. № 2. С. 122−131.
- Валуева Е.П., Попов В. Н. Нестационарное турбулентное течение жидкости в круглой трубе //Изв. АН СССР. МЖГ. 1993. № 5. с. 150−157.
- Васильев О.Ф. Неустановившееся турбулентное течение в трубе / О. Ф. Васильев, В. И. Квон //ПМТФ. 1971. № 6. С. 132−140.
- Венцель Е.С. Теория вероятностей. М., «Наука», 1969. 576 с.
- Глушко Г. С. Некоторые особенности турбулентных течений несжимаемой жидкости с поперечным сдвигом // МЖГ. — 1971. № 4. — С. 128−136.
- Глушко Г. С. Турбулентный пограничный слой на плоской пластине в несжимаемой жидкости // Изв. АН СССР, сер. Механика. 1965 — № 4. — С. 13−23.
- Григорьев М.М. Структура пульсирующего развитого турбулентного течения в трубе Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань, 1987 г.
- Григорьев М.М., Кузьмин В. В., Фафурин A.B. Классификация пульсирующих турбулентных течений//ИФЖ. 1990. — Т.59,№ 5. — С. 725−735л
- Денисов C.B. «О коэффициенте трения в нестационарных течениях» ИФЖ 1970, т. 18. № 1. с. 118−123.
- Дзюбенко Б.В. Вихревая структура потока в теплоообменнике с витыми трубами / Б. В. Дзюбенко, A.B. Сакалаускас. Изв. Акад. Наук СССР. Энергетика и транспорт. 1986. № 3. С. 151−157.
- Дрейцер. Г. А., Краев В. М. Исследование частотных спектров пульсаций при течении газа в трубе в нестационарных условиях //Тезисы докл. V Минского междун. форума по тепло- и массообмену, 24−28 мая 20.04 г.- С. Минск, ЙТМО. — 2004. — С.69−70.
- Дрейцер. Г. А., Краев В. М. Турбулентное течение газа при гидродинамической нестационарности: Монография / CAA. Красноярск.-2001.-148 с.
- Дурст Ф., Растоги А. К. Теоретические' и экспериментальные исследования турбулентных течений с отрывом // Турбулентные сдвиговые течения. 1 М.: Машиностроение, 1962-с. 214−227.г
- Еременко Е.В. Расчет кинетических характеристик турбулентного потока при неустановившемся движении // Турбулентные течения. М.: 1970 -с. 49−58.
- Зубков В.Г. Математическая модель пограничного слоя для широкого диапазона турбулентных чисел Рейнольдса // ИФЖ 1985 — т. 48, № 5 -с. 476−754.
- Зубков В.Г. Численное исследование эффектов ламиниризации в турбулентных пограничных слоях ускоренных течений // ПМТФ 1985 — № 2 -с. 71−78.
- Калинин Э.К. Методы расчета сопряженных задач теплообмена / Э. К. Калинин, Г. А. Дрейцер В.В. Костгак, И. И. Берлин. М.: Машиностроение, 1983. 232 с.
- Калинин Э.К. Нестационарный конвективный теплообмен к гидродинамика в каналах / Э. К. Калинин, Г. А. Дрейцер В.В.//Итоги науки и техники. Общие и теоретические вопросы теплоэнергетики. Голиоэнергетика. М.: ВИНИТИ, 1969. 136 с.
- Калишевский JI.JI. «Некоторые результаты исследования нестационарного турбулентного движения» / Калишевский Л. Л., .Селиховкин С.В.// Теплоэнергетика, 1967. № 1. С. 69−72.
- Кантуэлл Б.Дж.П. Организованные движения в турбулентных потоках \ Вихри и волны. М.: Мир, 1984. — С. 9−79.
- Кирмсе P.E. Исследование пульсирующего турбулентного течения в трубе // Теоретические основы инженерных расчетов. 1979. — т. 101, № 4, с. 139−146.
- Ковальногов H.H. Структура течения и особенности, турбулентного обмена в пограничном слое динамически нестационарного потока в каналах //Изв. РАН. Энергетика. 1995. № 2. С. 107−117.
- Козлов А.П., Михеев Н. И., Молочников В. М., Давлетшин И. А. Взаимосвязь мгновенных гидродинамических и тепловых параметров в в турбулентном отрывном течении // Тепло- и массоперенос 2000. Минск: АНК «ИТМО им. А.В.Лыкова» НАНБ, 2000.
- Козлов А.П., Михеев Н. И., Молочников В. М., Сайкин А. К. Термоанемометрические измерения поверхностного трения в отрывных течениях/ Под ред. акад. Алемасова В. Е. Казань: Издательство «Абак». 1998. 134 с.
- Козлов А.П., Михеев Н. И., Стинский Г. В., Сухоруков О. В. Влияние наложенных пульсаций скорости потока на мгновенный вектор поверхностного трения // Изв. Вузов. Авиационная техника. 1999. № 3. с. 5153.
- Колмогоров А.Н. Локальная структура турбулентности в несжимаемой жидкости при очень больших числах Рейнольдса // ДАН СССР 1941 — т. 30, № 4 — с. 299−303.
- Колмогоров А.Н. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости И изв. АН СССР, сер. Физ. 1942 — т. 6, № 1−2 — с. 56−58.
- Конт-Белло Ж. Турбулентное течение в каналах с параллельными стенками. М.: Мир, 1968ю 176 с.
- Кочетков И.С., Кузнецов Ю. Н. «Нестационарное течение в трубах» Тепло- и массоперенос. Т.1. Минск: Наука и техника, 1965. С. 306−314.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1978. 832 с.
- Краев В.М. Влияние гидродинамической нестационарности на гидравлическое сопротивление в трубе //Изв. Вузов. Авиационная техника 2003. № 4. с. 72−75.
- Кузнецов В.Б., Колыванов В. М. Экспериментальное изучениеструктуры пристеночных пульсаций полей турбулентного пограничного слоя. Обзор ОНТИ ЦАГИ № 579, 1980. 80 с.
- Кусто Ж., Дезопер А., Худевиль Р. Структура и развитие турбулентного пограничного слоя в осциллирующем внешнем потоке // Турбулентные сдвиговые течения, 1, М.: Машиностроение, 1982-с. 159−177.
- Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат. 1990 г. 366 с.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т. 6, Гидродинамика 3-е изд., перераб. — М.: Наука, 1986 — 736 с.
- Лийв У.Р. О потерях напора при неустановившемся движении несжимаемой жидкости в жестких напорных трубах // Тр. Таллин, политех, ин-та. Серия А. 1965. № 223. С. 21−28.
- Лойцянскитй Л.Г. Механика жидкости и газа. М: Наука. 1987, 840с.
- Малолетов И.Л. Исследование конвективного теплообмена и структуры турбулентного потока в трубах в нестационарных условиях. Дис. канд. техн. наук. М. МАИ, 1990.
- Марков С.Б. Экспериментальное исследование скоростной структуры и гидравлических сопротивлений в неустановившихся напорных турбулентных потоках // Изв. АН СССР. Мех. жидк. и газа 1973 — № 2 — с. 65−74.
- Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методыIизмерений: Пер. с англ. Мир, 1990. — 535 с.
- Михеев М.А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат. 392 с.
- Нестационарный теплообмен /В.К. Кошкин, Э. К. Калинин, Г. А Дрейцер и др. М.: Машиностроение, 1973. 328 с.
- Никурадзе И. Закономерности турбулентного движения жидкости в гладких трубах // Проблемы турбулентности. М.: ОНТИ. 1936. С.75−150. .
- Парих П.Г., Рейнольде ¦ В.К., Джаяраман Р. Характеристики нестационарного турбулентного пограничного слоя // Аэрокосмическая техника. 1983. N 1:1. С. 73−80.
- Пасконов В.М., ПолежаевВ.И., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Наука, 1984 — 288 с.
- Патанкар C.B. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984 — 150 с.
- Платов С.А. Моделирование процессов переноса импульса и тепла в заторможенном пограничном слое: Автореферат канд. Техн. Наук: 01.04.14 -М., 1896−16 с.
- Попов Д.Н. «Распределение местных скоростей по сечению трубопровода в случае турбулентного движения жидкости с гармонически изменяющимся расходом» «Известия вузов. Машиностроение», 1969, № 10, С.78−82.
- Роди В. Модели турбулентности окружающей среды // методы расчета турбулентных течений. М.: Мир 1984 — с. 227−322.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамики. М.: Мир, 1980 — 616 с.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983 — 616 с.
- Себечи Т. Кинематическая турбулентная вязкость при малых числах Рейнольдса // РТК 1973 — Т. И, № 1 — с Л 21−123.
- Себечи Т., Смит А., Мосинскис Г. Расчет сжимаемого адиабатического турбулентного пограничного слоя И РТК 1970 — Т. 8, — 11 -с. 66−76.
- Смоляков А.В., Ткаченко В. М. Измерение турбулентных пульсаций. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ие, 1980. — 264 с.
- Справочник по теплообменникам. Т. 1. Пер. с англ. Под ред. Петухова Б. С. М.: Энергоатомиздат. 1987. 364 с.
- Сухоруков О.В. Турбулентный отрыв потока в условиях гидродинамической нестационарности /Дисс.. кант. Тех. Наук./ Казань. -КГТУ им. А. Н. Туполева. 2002. — 107 с.
- Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. Пер. с англ. М.: Мир, 1985.-272 с.
- Тимошенко В.И., Лиманский A.A. Технология решения на ЭВМ задач газовой динамики. — Киев: Наукова думка, 1985. — 232 с.
- Трауб Дж. Итерационные методы решения уравнений: Пер. с англ. -М.: Мир, 1985−264 с.
- Трехмерные турбулентные пограничные слои. — М.: Мир, 1985.384 с.
- Устименко Б.П., Змейков В. Н., Шишкин A.A. Термоанемометрические методы исследования турбулентности в газовых потоках и факелах. Алма-Ата: Наука, 1983. 180 с.
- Моделирование вращающихся и рециркуляционных потоков на основе гибридной двухпараметрической k-е-модели. ИФЖ. Том 75, № 1. С. 76−81.
- Фафурин А. В. Особенности, связанные с измерениями пульсирующих расходов нормальными диафрагмами // Тез. докл. 2-международный симпозиум по энергетике, окружающей среде и экономике 7−10 сен. 1998 г. КФ МЭИ, Казань, Россия. 1998 г. С.49−51.
- Фомин А. В., Голубев Ю. JI. Нестационарный пограничный слой несжимаемого потока жидкости в начальном участке трубы. В кн.: Пограничные слои в сложных условиях. Новосибирск.- 1984.- С. 102−105.
- Форст У. Турбулентность. Принципы и применения / У. Форст, т.Моулдена. М.: Мир, 1980. 478 с.
- Хинце И.О. Турбулентность. Ее механизм и теория. М.: Физматгиз, 1963. — 680 с.
- Шахин В.М. Проверка некоторых математических моделей неустановившегося турбулентного течения в трубе // Динамика сплошной среды. Новосибирск, 1976. Вып. 27, с. 152−158.
- Шевелев Ю.Д. Пространственные задачи вычислительной аэродинамики. М.: Наука, 1986 — 367 с.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука. 1974. 711 с.
- Шуманн У., Грецбах Г., Кляйзер JI. Прямые методы численного моделирования турбулентных течений // Методы расчета турбулентных течений. М.: Мир 1984 — с. 103−226.
- Юдаев Б.Н. техническая термодинамика. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1988. — 479 с.
- Юль А. Дж. Влияние фазового сдвига на анализ данных по турбулентности \ Турбулентные сдвиговые течения 2. — М.: машиностроение. 1983.-С.275−298.
- Юшко C.B., Агаджанян Д. Р. К вопросу о памяти гидродинамически нестационарного турбулентного течения газа в трубе. Сб. науч. тр. «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» Казань, 21−22 сентября 1999 г. С. 113−115.
- Ярин Л.П., Генкин A.JL, Кукес В. И. Термоанемометрия газовых потоков. — JL: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1983. 198 с.
- Alemasov V.E., Kozlov А.Р., Mikheev N.I. and Zanko P.S.
- Experimental Investigation of Turbulent Flow Space-Time Filds with Coherentth
- Structures // Proceedings of the 4 World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Brussels, June 2−6, 1997. Vol. 3. -P. 1329−1338.
- Aral M, Fridrich R.L. Lange-eddy simulation of a turbulent flow with separation. // Turbulent Shear Flows 8. Selected papers from the 8th Int. Symp., ed. F. Durst et al. 1993. P. 169−187 74.
- Carr L.W.A., «Review of unsteady turbulent boundary layer experiments», IUTAM Sump. Unsteady turb. Shear flows, Toulouse, France, May 5−8, 1981, p/5−34.
- Carstens M.K. Boundary-shear in unsteady turbulent pipe flow/ M. K Carstens, J.e. Roller// Jornal of the Hydraulics Division. Prooceedings of the American Society of Civil Engineers. Febr. 1959. P. 76−81.
- Chung M.K., Sung H.J. Four-equation turbulence model for prediction of the turbulent boundary layer affected by buoyancy force over a flat plate // Int/ J/ Heat Transfer 1984 — Vol. 27, № 12 — P. 2387−2395.
- Coakley T. J. Turbulence modeling methods for the compressible Navir-Stokes equation // AIAA pap. 1983 — № 1693 — 13 p.
- Corino E.R. A Visual Investigation of the Wall Region in a Turbulent Flow / E.R.Corino, R.S. Brodkey. Journal of Fluid Mechanics. 1969. V. 37. № 1. P. 1−30.
- Cousteix J., Houdevile R., Javelle J. Response of a turbulent boundary layer to a pulsation of the external flow with and without adverse pressure gradient // IUTAM Symp. Unsteady Turb. Shear Flows, Toulouse, Franse, 1981 p. 120 144.
- Daily I.W. «Resistance coefficient for accelerated and decelerated flow through smooth tubes and orifices» . Daily I.W., Hanrew W.L., Olive K.W., Jordan I.M. //Trans. ASME. 1956. V. 78. № 9. P. 1071−1077.
- Guezeennec Y.G. Stochastic estimation of coherent structures in turbulent boundary layers //Phus. Fluids A. 1989/Vol. 1. #6. 1054−1060. 81.
- Hanjalic K., Launder B.E. Contribution towards a Reynolds-stress closure for low-Reynolds-number turbulense // J. Fluid Mech. 1976 — vol. 74, p. 593−610.
- Hanjalic K., Launder B.E. A Reynolds-stress model of turbulence and its application to thin shear flows // // J. Fluid Mech. 1972 — vol. 22, p. 609−638.
- Hanjalic K., Stosic N. Hysteresis of turbulent stresses in wall flows subjected to periodic disturbances // Turb. Shear Flows, Univ. Karlsruhe, FRG -1983-p. 287−300.
- Hartner E. Turbulenzmessung in pulsiren der RohrstromungA Doktor -Ing. Genemigten Dissert: 21.02.1984 TU Munchen, 1984 — 136 s.
- Jones W.P., Launder B.E. The calculation of low-Reynolds-number phenomen with a two-equation model of turbulence // Int. J. heat Mass Transfer -1973-Vol. 16, p. 1119−1130.
- Jones W.P., Launder B.E. The prediction of laminarization with a two-equation model of turbulence // Int. J. heat Mass Transfer- 1972 Vol. 15, p. 301 314.
- Karr L.W. //IUTAM Symp. Unsteady Turb. Shear Flows. Toulouse, France, May 5−8, 1981. P. 5−34.
- Klebanoff P. S., Characteristics of turbulence in a boundary layer with zero pressure gradient. NAC A Rep. 1247 (1955).
- Kline S.J. The structure of turbulent boundary layers / S. J Kline S.J., W.S. Reynolds, F.A. Schraul, P.W. Runstadler. Journal of Fluid Mechanics. 1967. V. 35. № 4. P. 741−773.
- Lakkay V., Barra V., Wang C. The nature of boundary layers turbulence at high subsonic speed// AIAA Paper. — 1978. P. 78−198. 89.
- Laufer J., Investigation of turbulent flow in a two- dimensional chana. NACARep. 1053 (1951).
- Laufer J. Strukture of turbulence in fully developed flow, NASA Per., TR 1174. 1954.
- Laufer J. The structure of turbulent in fully developed pipe flow, NASA Rep., TR’U74.1954.
- Launder B.E., Spalding D.B. Mathematical models of turbulence L.: Acad. Press, 1972−169 p.
- Launder B. E-, Reece G.I., Rodi W. Progress in the development of a Reynolds stress turbulence closure // J. fluid Mech. 1975 — Vol. 68, p. 537−566.
- Launder B.E., Samaraweera D.S.A Application of a second-moment turbulence closure to heat and mass transport in thin shear flows 1. Two-dimensional transport // Int. J. Heat Mass Transfer — 1979 — Vol. 22, p. 1631−1643.
- Menendez A.N., Ramaprian B.R. The use of flush-mounted hot-film gauges to measure skin friction in unsteady boundary layers // J. Fluid Mech. -1985-Vol. 161, p. 139−159.
- Mizushina T., maruyama T., Hirasawa H. Structure of the turbulence in pulsating pipe flows // J. Chem. Eng. Japan 1975 — Vol. 8, № 3 — p. 210−216.
- Orlandi M. Unsteady adverse pressure gradient turbulent boundary layers // IUTAM Symp. Unsteady Turb. Shear Flows. Toulouse, France, 1981 p. 159−170.
- Parikh P.G., Reynolds W.C., Jaraman R., Carr L.W. Dynamic behavior of an unsteady turbulent boundary layer // IUTAM Symp. Unsteady Turb. Shear Flows. Toulouse, France, 1981 p. 35−46.
- Raffel, Markus: Particle image velocimetry: a proctical guie / Markus. Raffel- Christian E. Willert- Jurgen Kompenhans.- Berlin- Heidelberg-New-York- Barcelona- Budapest- Honking- London- Mainland- Paris- Singapur- Tokio: Springer, 1998.
- Ramaprian B.R., Tu S.W. Fully developed periodic turbulent pipe flow. J. Fluid Mech. 1983 — Vol. 137, p. 59−81.
- Rotta J. Statistische theorie nichthomogener Turbulenz. 1 Mitteilung // Z. Physics 1951 — Bd. 129, s. 547−572.
- Rotta J. Statistische theorie nichthomogener Turbulenz. 2 Mitteilung // Z. Physics 1951 — Bd. 131, s. 51−77.
- Shemer L., Wyqnanski I., Kit E. WPulsating flow in a pipe, Journal of Fluid Mechanics, 1985. Vol. 153, H. 313−337.
- Schubauer G.B., Klebanoff P. S investigation of separation of the turbulence boundary layer. NACA Rep. 1030 (1951).
- Tu S.W., Ramaprian B.R. Fully developed periodic turbulent pipe flow. Part. 1. Main experimental results and comparasion with predictions // J. Fluid Mech.- 1983 -Vol. 137-p. 31−58.
- Willmarth W.W. Pressure fluctuations beneath turbulent boundary layers//Annual review of fluid mechanics. 1975. — Vol.7. — P. 13−38.
- Van-Driest E. R. On turbulent flow near a wall // J. Aeronaut. Sci. -1956 Vol. 23, № 11-p. 1007−1011.