Ознакомление с режимами перемешивания и кавитационного диспергирования вязкой жидкости в каналах с плохообтекаемыми элементами. Характеристика процесса моделирования турбулентности. Исследование гидромеханических волновых технологий нового поколения.
Аннотация к работе
Рассматриваемая здесь область нелинейной волновой механики многофазных систем (теории нелинейных колебаний многофазных систем) относится к достаточно широкой и в настоящее время сильно развитой области механики нелинейных колебаний и волн.1, 2 и 3 соответственно схематично представлены различные виды многофазных сред: смесь жидкостей и дисперсных элементов газа, твердых включений различных плотностей и размеров, а также включений иных жидкостей; пористая среда, насыщенная жидкостью и (или) газом, либо смесью жидкости с дисперсными включениями; сыпучие среды разнородного состава. Например, (как будет показано ниже в последующих главах) периодические воздействия на жидкости или многофазные среды, системы твердых и упругих тел, могут порождать самые различные формы движений: поступательные движения, (перемещение жидкостей, сыпучих сред, твердых частиц и газа относительно жидкости), вихревые движения, перемешивание фаз, локализации дисперсных фаз и их устойчивое удержание, нелинейные волны (ударные волны), т.е. колебания порождают не только колебания, но и различные периодические и монотонные движения, ускорения и торможение движений, стабилизацию равновесных состояний и другие резонансные эффекты. Волновые технологические процессы могут быть основаны, например, на создании мощных дополнительных давлений с помощью резонансных волновых эффектов (многократное усиление, например, статического давления в замкнутом объеме смеси жидкости с пузырьками при воздействии небольшого периодического возмущения), управлении движениями жидкостей и газов в ограниченном пространстве или в трубопроводах за счет оптимального перераспределения энергии колебательных движений, которыми всегда сопровождаются монотонные движения жидкостей и газов. Применительно к ряду важных технологических процессов, в частности для топливно-энергетического комплекса, по существу до начала 70-х годов не было основных научных постановок по соответствующим фундаментальным проблемам и нет соответствующих крупных прикладных результатов, за исключением частных случаев успешного применения вибраций в решении конкретных технологических или некоторых простейших теоретических задач; как например, в нефтяной промышленности уже несколько десятилетий используются вибрационные и акустические методы обработки призабойной зоны скважин. Из вышеизложенного следует постановка проблемы нелинейной волновой механики: Создание радикальных (то есть таких, скорости которых настолько превосходят скорости исходных движений сред, что становятся возможными эффективные технологические приложения) форм движения в многофазных системах за счет нелинейных взаимодействий колебаний и волн в условиях резонансов при малых энергозатратах.Зависимости амплитуды колебаний давления А, создаваемых генератором, от частоты n для диаметра подающих отверстий D = 3 мм при давлении воды на входе в диспергатор p = 1,2 МПА, расходе воды Qw= 17,7 дм3/мин и различных расходах газа (воздуха) Qg представлена на фиг.7. При малом расходе газа Qg = 0,05 дм3/мин четко виден главный максимум на частоте n = 784 Гц, второй максимум при n = 2576 Гц и третий при n = 150 Гц. С увеличением расхода газа в 10 раз величина и положение главного максимума изменились незначительно. Дальнейшее увеличение расхода газа (в 100 раз по сравнению с первоначальным) привело к подавлению главного максимума, снижению среднего уровня амплитуды колебаний в области частот 1 КГЦ на 40% (от 0,3 до 0,18 МВ) и уменьшению амплитуды колебаний на частотах выше 4 КГЦ на 70% (от 0,24 до 0,05 МВ) по сравнению с первоначальными значениями. Функция плотности распределения для оптимальных параметров диспергатора при различных значениях расхода газа Qg представлена на фиг.