Течія провідної рідини в обертовому електромагнітному полі - Автореферат

Національна академія наук УкраїниАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Науковий консультант доктор фізико-математичних наук, професор Капуста Аркадій Борисович. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Ладіков-Роїв Юрій Павлович, Інститут космічних досліджень НАН України, зав. відділом; доктор технічних наук, професор Бабенко Віктор Віталійович, Інститут гідромеханіки НАН України, провідний науковий співробітник; Захист відбудеться 25.10.2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради __Д 26.196.01 по присудженню наукового ступеня доктора і кандидата технічних наук в інституті гідромеханіки НАН України, за адресою: 01057, м.Зважаючи на те, що більшість промислового устаткування має осьову симетрію, а також унаслідок простоти конструкції і підвищеної ефективності, у порівнянні з іншими устроями, дослідженням, присвяченим взаємодії обертового електромагнітного поля і провідної рідини завжди приділялася підвищена увага. Слід зазначити, що течії, які викликаються обертовим електромагнітним полем, у більшості випадків є турбулентними, і результати досліджень із використанням ламінарного наближення хоча і допомагають скласти загальне уявлення про їх головні властивості, усе ж не можуть бути покладеними в основу розрахунку і проектування технологічних установок внаслідок великої розбіжності теоретичних і експериментальних результатів. Створення на засадах отриманих експериментальних даних напівемпіричної моделі турбулентної течії рідкого металу у обертовому магнітному полі, яка б дозволяла адекватно описувати взаємодію металу і магнітного поля в широкому діапазоні зміни геометричних і фізичних параметрів взаємодії. Вперше вдалося досить точно вирішити задачу про взаємодію течії провідної рідини і обертового магнітного поля як для випадку течії у циліндричній посудині, так і для течії у кільцевій щілині. У широкому діапазоні зміни частоти обертання поля було досліджено залежність середньої швидкості течії рідкого металу та її розподілу від частоти обертання поля як для течії в циліндричній посудині, так і для течії в кільцевій щілині.Вимірювання виконувалися як для течії у циліндричній посудині, так і для течії в кільцевій щілині. Однак потреби практики значно ширше можливостей цих напівемпіричних теорій, які в недостатній мірі охоплюють випадки не автомодельних течій, течій із неврівноваженою структурою турбулентності і, в решті решт, течій з дією обємних сил. Головне припущення, на якому базується модель, є припущення про те, що вплив упорядкованих або неупорядкованих вихрових рухів рідини на величину і розподіл усередненої азимутальної швидкості течії може бути зведеним до додаткових дотичних напружень між окремими рідкими частинками. Якщо у якості характерного масштабу довжини обрати радіус циліндричної поверхні R0 швидкості - швидкість обертового магнітного поля на зовнішній циліндричної поверхні U0=ww0R0, часу - період обертання магнітного поля T0=R0/U0, та ввести безрозмірні циліндричні координати r=R/R0, z=Z/R0, час t = T/T0 і усереднену азимутальну складову швидкості течії рідини v= Ujj/U0, тоді рівнянням запропонованої напівемпіричної моделі буде 1а, б і ee=1 відповідають ламінарно-вихровому режиму течії, крива 2 і ee=1/2 - течії із розвиненою структурою типу вихрів Тейлора і, в решті решт, крива 3 і ee=0 відповідає розвиненому турбулентному режиму течії.Виконано багатопланові інструментальні дослідження течії рідкого провідника в обертовому магнітному полі, які істотно доповнюють наявні експериментальні дані і свідчать про існування різних режимів цієї течії. Розроблено напівемпіричну модель турбулентної течії провідної рідини під дією обертового електромагнітного поля, яка дає можливість не тільки замкнути систему рівнянь магнітної гідродинаміки, але й одержати теоретичні результати, що добре узгоджуються з експериментом. У результаті вирішена важлива науково-технічна проблема адекватного опису турбулентної течії рідкого провідника, яка породжується обертовим електромагнітним полем. Зроблено оцінку впливу геометричних і фізичних параметрів взаємодії на розмір і розподіл середньої швидкості течії рідкого провідника, що дає змогу розширення кола практичного застосування одержаних результатів. Квазиламинарные и турбулентные течения проводящей жидкости, возбуждаемые вращающимся магнитным полем //Магнитная гидродинамика.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ