- •Вопросы к зачету по дисциплине «Современные модели турбулентных течений»
- •Пограничный слой. Уравнения пограничного слоя. Отрыв пограничного слоя от стенки.
- •Критерии отрыва пограничного слоя:
- •Течение в диффузоре. Назначение диффузоров. Постановка задачи о течении в диффузоре и методы решения .
- •Потери в диффузоре, отрыв потока от стенок. Расчет и эксперимент. Критерии оптимальности.
- •Газовый эжектор. Назначение газовых эжекторов. Постановка задачи о течении в газовом эжекторе и методы решения.
- •Особенности постановки задач для дозвуковых и сверхзвуковых режимов. Критерии оптимальности.
- •Импульсный эжектор. Характерные особенности импульсного эжектора (иэ).
- •Постановка задачи и методы расчета иэ. Характеристики иэ. Критерии оптимальности.
- •§ 1. Математическая модель течения газа в канале импульсного эжектора
- •§ 2. Параметры, управляющие процессом в импульсном эжектор
- •§ 3. Меры эффективности импульсного эжектора
- •Оптимизация характеристик иэ
- •Методы очистки газовых потоков от посторонних частиц и капель воды. Инерционные газоочистители (иг). Назначение иг. Постановка задачи о течении в каналах иг.
- •Уравнения движения газа в канале сложной геометрии. Методы решения. Критерии подобия
- •1. 2. Математическая модель течения газа в канале сложной геометрии.
- •Уравнения движения твердых частиц в газодинамическом потоке. Рикошет частиц от стенок канала. Методы решения. Критерии подобия. Критерии оптимальности иг. Теория и эксперимент.
- •1. 3. Математическая модель движения твердых частиц в потоке газа.
- •Таким образом, можно принять
- •1. 4. Законы рикошета частиц при столкновении со стенкой канала.
- •Течение в ступени центробежного насоса. Уравнения и методы решения. Сравнение эксперимента с численными результатами по интегральным характеристикам.
- •3. Решение систем уравнений, усредненных по Рейнольдсу.
Оптимизация характеристик иэ
Одной из важнейших характеристик эффективности работы эжектора является коэффициент эжекции, который представляет собой отношение расхода пассивного газа к расходу активного газа: n = G2/G1. Так как рассматриваемый процесс нестационарный и периодический, то G1 и G2 вычисляются за период через поперечные сечения соответствующих каналов и делятся на время цикла. При вычислении G1 и G2 учитывается, что через каждое сечение газ может, как втекать в канал, так и вытекать из него.
Остальные интегральные характеристики, перечисленные в § 2, существенно определяются коэффициентом n и растут вместе с ним.
Подчеркнем, что в ИЭ важно выбрать оптимальное значение не отдельного управления, а их сочетания. С этой целью была проведена серия расчетов, где варьировались управляющие параметры в следующих диапазонах:
- давление в активном газе 1.25 ≤ Р ≤ 10;
- температура 1 ≤ Т ≤ 3.5;
- доля времени работы активной струи 0.1 ≤ ≤ 1;
- частота процесса, характеризуемая числом Струхаля 0.015 ≤ Sh ≤ 1.5.
Варьировались также элементы каналов эжектора.
В основном, приводимые здесь результаты относятся к каналу ИЭ, схематически представленному на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема эжектора
Анализ результатов расчетов показал, что при p > 6 и 0.4 ≤ ≤ 0.6 происходит запирание канала эжектора, поэтому ниже приводятся результаты для тех управлений, которые не вызывают этого явления. Максимальное значение интегральных характеристик получено при Sh = 0.053, Р = 1.25, Т = 3.5.
Обобщающий результат приведен на рис. 8,9, где даны зависимости интегральных характеристик от параметра и от коэффициента эжекции n. На рис. 8,9 обозначены через Е3/Е1, К3/К1, J3/J1 соответственно отношения полной энергии, кинетической энергии и импульса, вычисленные на выходе из ЭК к значениям этих величин на выходе из канала активного газа за период.
Установлено, что значение n для стационарного режима такого же эжектора в 14 раз меньше, чем для ИЭ при = 0.1 (рис.8), а импульс на выходе из ИЭ может быть увеличен в 2-2.5 раза по сравнению со стационарным.
При больших значениях Р (8 ≤ Р ≤ 10) влияние температуры Т на интегральные характеристики несущественно, а оптимальные значения = 0.8 при Sh = 0.21.
Рис. 8. Сравнение результатов расчета коэффициентов эжекции в импульсном процессе при разных частотах с коэффициентом эжекции в стационарном процессе (прямая линия – G2/G1=0.4) при одинаковых P, T и одинаковых формах каналов.
Рис. 9. Распределение интегральных характеристик ИЭ в зависимости от коэффициента эжекции.
Рис. 10.Распределение интегральных характеристик ИЭ в зависимости от доли времени работы активной струи.
Поправить на картинках обозначение импульса – написать J3/J1 вместо Р3/Р1
В заключение приведем пример ИЭ с другим способом подачи активной струи – из кольцевого сопла, имеющего в меридиональном сечении форму сужающегося насадка. Такой способ подачи активного газа избавляет конструкцию ИЭ от подвижных элементов, закрывающих и открывающих вход в канал активного газа.
При такой конструкции происходит мощный приток пассивного газа в канал эжектора.
Отметим, что использование ИЭ в нефтегазовой отрасли может дать значительный экономический эффект при правильном выборе управляющих параметров