Способ управления интенсивностью турбулентности в плоско-параллельном потоке Советский патент 1987 года по МПК F15D1/00 

Изобретение относится к гидроаэродинамике, а именно к турбулентным плоскопараллельным течениям в экспериментальных и энергетических установках, и предназначено для создания необходимой струк- туры турбулентности в прямоугольных каналах.

Целью изобретения является повышение эффективности управления интенсивностью турбулентности в плоскопараллельном пото- ке путем обеспечения заданной интенсивности турбулентности в рабочей части потока, а также получение минимальной интенсивности турбулентности в рабочей части потока.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа управления интенсивностью турбулентности в плоскопараллельном потоке; на фиг. 2 - ячейка используемой в устройстве сетки.

Способ осуществляют следующим обра- зом.

В рабочей части потока измеряют интенсивность турбулентности о и продольный градиент интенсивности турбулентности dfo/dX. Для случая исследовательской аэродинамической установки рабочей частью по- тока является измерительное сечение. На основании измеренных параметров о и можно судить о характерных размерах ячейки Мо и расстоянии Хо до эквивалентного генератора турбулентности, как бы создающего.измеренную интенсивность турбулентности о в рабочей части потока, на основании полученных экспериментально формул

Хо -0,(dfa/dX); М« 7,8Хо4 «,

Эти соотношения верны для размещае- мых в потоке управляющих интенсивностью турбулентности сеток с отношением характерного размера М квадратной ячейки сетки к диаметру круглого образующего ее прутка d, равным 4-5. Данное отношение наиболее оптимально, поскольку при появляется неравномерность поля осредненной скорости за сеткой, а при M/d 5 сетка становится малоэффективной с точки зрения уменьшения интенсивности турбулентности из-за снижения ее коэффициента сопротивления.

Знание характерных размеров ячейки Мо и расстояния Х. до эквивалентного генератора турбулентности позволяет определить характерные размеры ячейки сетки, управляющей интенсивностью турбулентное- ти в плоскопараллельном потоке, и ее расстояние вверх по потоку от рабочей части потока для обеспечения заданной интенсивности турбулентности в рабочей части.

На практике весьма важной задачей яв- ляется получение минимальной интенсивности турбулентности в рабочей части потока, в первую очередь в измерительном сечении

аэродинамической трубы. Для достижения этого, как показали экспериментальные исследования, расстояние X от рабочей части потока до управляющей турбулентностью сетки и характерные размеры М ее ячеек при фиксированном расстоянии X до рабочей части необходимо определять из соотношения

i 0,89 V J+0,18.

W.

(1)

«

5

0

Q

5 5

0

0

Устройство (фиг. 1) содержит плоскопараллельный канал 1 и управляющую интенсивностью турбулентности потока сетку 2. На фиг. 1 также изображено измерительное сечение 3 и положение эквивалентного генератора 4 турбулентности. Сетка 2 (фиг. 2) состоит из цилиндрических прутков 5, имеющих диаметр d и равноотстоящих друг от друга на расстоянии М.

Устройство работает следующим образом.

В рабочей части потока, соответствующей для случая аэродинамической трубы измерительному сечению 3, измеряют интенсивность турбулентности 51з и ее продольный градиент dfo/dX. По указанным формулам вычисляют характерные размеры Мо ячейки и расстояние Хо до эквивалентного генератора 4 турбулентности.

Знание параметров Хо и М позволяет судить о характерных размерах М сетки 2 и расстоянии X до нее от измерительного сечения 3. В случае решения задачи получения минимальной интенсивности турбулентности в измерительном сечении 3 при фиксированном положении сетки 2 на расстоянии X от сечения 3 согласно формуле (1) при известности Мо, X, Хо определяют М и затем сетку 2 с выбранным размером М квадратной ячейки помещают на заданном расстоянии X вверх по потоку от сечения 3. Если используется сетка 2 с заранее оговоренным размером М, то на основании выражения (1) определяется величина X и сетка 2 помещается на полученном расстоянии X от измерительного сечения 3.

Формула изобретения

1. Способ управления интенсивностью турбулентности в плоскопараллельном потоке путем измерения интенсивности турбулентности в рабочей части плоскопараллельного потока, определения на основании измерения характерных размеров ячейки сетки и размещения ее перед рабочей частью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления путем обеспечения заданной интенсивности турбулентности в рабочей части, дополнительно измеряют продольный градиент интенсивности турбулентности в рабочей части потока, определяют характерные размеры ячейки и расстояние до эквивалентного генератора турбулентности, соответствующего измеренной интенсивности турбулентности в рабочей части потока, а сетку размещают перед рабочей частью потока с учетом полученных характерных параметров эквивалентного генератора турбулентности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения минимальной интенсивности турбулентности в рабочей части потока, характерное расстояние Х до эквивалентного генератора турбулентности и

характерные размеры М. его ячейки определяют по формулам

X. -0,7,/(du/dX); М« 7. . а расстояние от рабочей части потока до сетки и характерные размеры ее ячеек при фиксированном расстоянии до рабочей части определяют из соотнощения

i 0-89 +0-18,

где €о- интенсивность турбулентности в рабочей части потока;

X - расстояние вверх по потоку от рабочей части;

М - характерный размер ячейки сетки.

Фиг.2

Изобретение относится к гидроаэродинамике и может быть использовано для создания необходимой структуры турбулентности в прямоугольных каналах. Цель изобретения - повышение эффективности управ Z. и ления интенсивностью турбулентности путем обеспечения заданной интенсивнЪсти турбулентности в части потока (РЧП). В РЧП, соответствующей измерительному сечению 3, измеряют интенсивность турбулентности и ее продольный градиент. Определяют характерные размеры ячейки и расстояние до эквивалентного генератора 4 турбулентности, что позволяет определить характерные размеры ячейки сетки, управляющей интенсивностью турбулентности в потоке, и ее расстояние вверх по потоку от РЧП для обеспечения заданной интенсивности турбулентности в РЧП. Сетку 2 с выбранным размером ячейки размещают через РЧП с учетом полученных характеристик параметров эквивалентного генератора турбулентности. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. I (Л Ю 00 4 оо сд Фиг.1