ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 621.926, 533.17)

Технічна механіка, 2020, 3, 54 - 63

ВПЛИВ МІСЦЯ РОЗТАШУВАННЯ ЕЛЕМЕНТУ КЕРУВАННЯ ГАЗОВИМИ ПОТОКАМИ В ЕЖЕКТОРНОМУ ВУЗЛІ НА ХАРАКТЕР ТЕЧІЇ ПОТОКУ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.03.054

Ігнатьєв О. Д., Шевельова Г. М.

Ігнатьєв О. Д.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Шевельова Г. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Стаття присвячена чисельному моделюванню течії в ежекторі струминного млина, оснащеного елементом керування газовими потоками. Цей елемент являє собою канал, звідки в розгінну трубку ежектору надходить додатковий потік газу. Керування газовими потоками в ежекторі млина за рахунок використання енергії додаткових потоків газу дозволяє підвищити швидкість основного потоку на виході з розгінної трубки ежектору і створює захисний шар навколо стінок трубки для запобігання зносу конструкції. Разом з тим відсутні обґрунтування вибору оптимальних параметрів управління, методики та наукові способи контролю за газовими потоками в каналах ежектору. Мета даної роботи – дослідити вплив місця розташування елементу керування газовими потоками на газодинамічні характеристики ежектору, а також на характер течії в каналах пристрою. Числове дослідження проводилося в програмному комплексі Ansys Fluent з використанням моделі турбулентності SST k-?. У процесі досліджень змінювався тиск додаткового потоку газу, а також відстань від вхідної частини розгінної трубки до місця розташування каналу підведення енергоносія. Кут підведення додаткового потоку газу становив 20?. В результаті числового моделювання отримано картини течії в ежекторі в залежності від розташування елементу керування газовими потоками. Побудовано лінії струму додаткового потоку газу. Представлено залежності зміни середньої швидкості течії на виході з розгінної трубки від тиску додаткового потоку енергоносія і місць розташування елементу керування газовими потоками. Визначено максимальні значення середніх швидкостей на виході для заданих діапазонів значень тисків. Отримано залежності витрат енергоносія від розташування елементу керування і тиску додаткового потоку газу. У статті представлено обґрунтування вибору параметрів керування газовими потоками, які забезпечують максимальну швидкість змішаного потоку на виході з розгінної трубки при найменших витратах газу. Результати дослідження можуть бути використані для удосконалення технологічних процесів обробки матеріалів.
     

елементи керування, ежекторний вузол, числове моделювання, додатковий потік газу

1. Нікулін О. Ф., Тітенко О. М. Математична модель руху двофазового потоку в прискорюючому каналі. Вісник Національного авіаційного університету. 2010. Т. 42. № 1. С. 65–69. https://doi.org/10.18372/2306-1472.42.1814

2. Шушин Н. А. Газовый эжектор с тангенциальным вдувом в камеру смешения. Ученые записки ЦАГИ. Жуковский. 2010. Т. XLI, № 3. С. 69–81. https://doi.org/10.1615/TsAGISciJ.v41.i3.60

3. Шевелёва А. М., Тынына С. В. Способы управления двухфазным потоком в каналах ежектора струйной мельницы. Геотехнічна механіка: збірник наукових праць. 2019. Вип. 144. С. 190–198. https://doi.org/10.15407/geotm2019.144.190

4. Huang B., Chang J., Wang C., Petrenko V. A 1-D Analysis of Ejector Performance. Int. J. Refrig. 1999. Vol. 22. No. 5. Pp. 354–364. https://doi.org/10.1016/S0140-7007(99)00004-3

5. Kong F., Kim H. Analytical and Computational Studies on the Performance of a Two-Stage Ejector Diffuser System. Int. J. Heat Mass Transf. 2015. Vol. 85. Pp. 71–87. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.01.117

6. Gagan J., Smierciew K., Butrymowicz D., Karwacki J. Comparative Study of Turbulence Models in Application to Gas Ejectors. Int. J. Therm. Sci. 2014. Vol. 78. Pp. 9–15. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2013.11.009

7. Garc a del Valle J., Sierra-Pallares J., Garcia Carrascal P., Castro Ruiz F. An Experimental and Computational Study of the Flow Patternin a Refrigerant Ejector. Validation of Turbulence Models and Real-Gas Effects. Appl. Therm. Eng. 2015. Vol. 89. Pp. 795–811. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.06.064

8. Croquer S., Poncet S., Aidoun Z. Turbulence Modeling of a Single-Phase R134a Supersonic Ejector. Part 1: Numerical Benchmark. Int. J. Refrig. 2016. Vol. 61. Pp. 140–152. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.07.030

9.Croquer S., Poncet S, Aidoun Z. Turbulence Modelingof a Single-Phase R134a Supersonic Ejector. Part 2: Local Flow Structure and Exergy Analysis. Int.J. Refrig. 2016. Vol. 61. Pp. 153–165. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.07.029

10.Mazzelli F., Little A.B., Garimella S., Bartosiewicz Y. Computational and Experimental Analysis of Supersonic Air Ejector: Turbulence Modeling and Assessment of 3D Effects. Int. J. Heat Fluid Flow, 2015. Vol. 56. Pp. 305–316. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2015.08.003

11. Besagni G., Inzoli F. Computational Fluid-Dynamics Modeling of Supersonic Ejectors: Screening of Turbulence Modeling Approaches. Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 117. P. 122–144. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.02.011

12. Menter F. R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Application. AIAA Journal. 1994. Vol. 32. № 8. Pp. 1598–1605. https://doi.org/10.2514/3.12149

13. Федорова Н. Н., Вальгер С. А., Данилов М. Н., Захарова Ю. В. Основы работы в ANSYS 17. ДМК Пресс. 2017. 210 с.

14. Wilcox D. C. Turbulence Modeling for CFD. Griffin Printing. 1993. 460 p.

15. Валландер С. В. Лекции по гидроаэромеханике. Изд-во Ленинградского ун-та, 1978. 312 с.

16. ANSYS Fluent Theory Guide. Release 2019 R1. ANSYS, Inc. 2019. 922 рр.

Copyright (©) 2020 Ігнатьєв О. Д., Шевельова Г. М.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка