CC BY
0ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК: 621.45.04
РАСЧЕТ ДВУХФАЗНОГО РАБОЧЕГО ТЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОФОРСУНЧАТОГО СМЕСИТЕЛЯ
Лепешинский И.А.
Доктор технических наук, профессор кафедры теории и расчета воздушно-реактивных двигателей, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) «МАИ»,
Россия, г. Москва, +79161946592 Зотикова П.В.
Аспирант кафедры теории и расчета воздушно-реактивных двигателей, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) «МАИ»,
Россия, г. Москва, +79998418039
CALCULATION OF A TWO-PHASE WORKING FLUID USING A MULTI-NOZZLE MIXER
I.A. Lepeshinsky
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Theory and Calculation of Jet Engines,
Moscow Aviation Institute (National Research University) «MAI»,
Russia, Moscow, +79204377563 P. V. Zotikova
Postgraduate student, Department of Theory and Calculation of Jet Engines, Moscow Aviation Institute (National Research University) «MAI»,
Russia, Moscow, +79998418039 DOI: 10.31618/NAS.2413-5291.2023.1.95.805
АННОТАЦИЯ
Рассматривается смеситель с двухфазным рабочим телом, представляющий собой осесимметричный цилиндрический канал, снабженный рядом струйных форсунок. Оси струйных форсунок расположены перпендикулярно оси канала. В канал подается двухфазный газокапельный поток воздуха и воды, который вытекает через струйные форсунки. Разработана математическая модель и программа расчета, позволяющая получать на выходе из смесителя распределение параметров двухфазного потока. Проведено сравнение с результатами эксперимента.
ABSTRACT
A mixer with a two-phase working fluid is considered, which is an axisymmetric cylindrical channel equipped with a number of jet nozzles. The axes of the jet nozzles are located perpendicular to the axis of the channel. A two-phase gas-droplet flow of air and water is fed into the channel, which flows out through the jet nozzles. A mathematical model and a calculation program have been developed that make it possible to obtain the distribution of two-phase flow parameters at the mixer outlet. A comparison is made with the experimental results.
Ключевые слова: смеситель, двухфазный поток, струйные форсунки, газ, капли, формирование полей параметров.
Keywords: Mixer, two-phase flow, jet nozzles, gas, droplets, formation of parameter fields.
В форсажной камере ГТД (газотурбинного двигателя) кислорода намного меньше, поскольку значительная часть его использована в основных камерах сгорания. Поэтому для обеспечения процесса горения целесообразно использование воздуха подаваемого совместно с топливом. Эта модель успешно использовалась для расчета двухфазного течения в соплах, эжекторах и других
каналах, и апробирована экспериментальными исследованиями [2-4]. Математическая модель включает уравнения, выражающие законы газодинамики. Для истекающих из форсунок двухфазных струй используются аналогичные уравнения для каждой фазы. Пример рассматриваемого канала показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Смеситель
Система уравнений:
йРсП йх
= 5Ъ1х4 + 4Ъ2хз + 3Ъзх2 + 2Ъ4х + Ъ5
(1)
йБ йх
йБк йх
пРспйРск 2йх
(2)
+
йСк
йхШк йхрк*№к йБк _ йБ йБк
(3)
йх йх йх _ йБдРд й™дРд
(4)
й х
+
йва
йхБд йх^^д йхБд^ ^^д
йРдпдТд , йтд*дРд й х й х й х
(5)
йwк
й х
йР
йхрк^к
_д_
4Рк^как
(7)
йШд _ йРБ <ШкОк_
й х
йхС,
Гд йхСд
йGкWк йбдЖд
йхСд
йхСд
(8)
йТк
й х
й х
ОС*Сд
(9)
йТкСкСк
йхСд*Сд йхСд йхСдСд
бЛ1ЧиТд(тк-1) СкРд°скак2
йТд _ йШкСкШк йШдШд
йСкШк2 йСд]Мд
2 йхСдСд 2 йхСдСд йСк _ йСко1
(10)
й х
й-Сдд = -В
й х й
(11) о
Ш (12)
Р
- Р2^2 = (СД1 - Сдо^)Шд1 + (Ск1 -СкоьуЖ 1 (13)
' _ Р1Б1-(сд1-СдоГУ)ц,д1+(Ск1-СкоГУ)^к1
Б2
(14)
Рд2 =
ЙдТд2
(15)
5к2 = (16)
к2 ™к2Рк 1 7
^2=^-^2 (17)
Рд2Б'д2
(18)
Р^1 - Р2^2 = - +
(Ск1 - Ско^Жк1 (19) Р'' 2 =
Р1Б1-(Сд1™д1-Сд2Жд2')+(Сд1-Сдо1у)™д1 + (Ск1-Ско1У)™к1 Б2 (20)
Р2'-РЦ =ДР2 (21)
Расчет истечения потока через отверстия рассчитывался следующим образом. При этом значение давления и концентрации в отверстии (ь номер отверстия) принималось равным значениям в конце предыдущего сечения. Для расчета параметров истекающих струй использовались уравнения, аналогичные уравнениям статьи [5]:
м(Ь) =
N
к+1 I
Ч+Ч
(22) - уравнение для
определения числа М,
Для расчета течения на участке отверстия использовалась система уравнений (13)-(21), которая решалась методом последовательных приближений.
= л — (23) - площадь отверстия.
4
Для проверки разработанной модели расчета был проведен эксперимент на смесителе, показанном на рисунке 1. В эксперименте было задействовано 10 отверстий. На выходе из отверстий измерялись расходы и фаз воздуха и капель.
Р
2
Таблица 1.
Измеренные расходы и скорости истечения фаз._
№ Gk, кг/с Wk, м/с Gg, кг/с Wg, м/с
1 0.033591549 7.123622674 0.021963705 188.4328358
2 0.038802817 6.867605114 0.021075012 183.9552239
3 0.038098592 6.418255215 0.019218874 176.4925373
4 0.033169014 6.277180896 0.018858637 174.2537313
5 0.032464789 6.867605114 0.021391527 183.9552239
6 0.03584507 7.411140263 0.023258252 193.6567164
7 0.03084507 7.936277465 0.025704225 203.7313433
8 0.026408451 8.673119393 0.029731368 219.0298507
9 0.029507042 9.14226449 0.03154841 229.4776119
10 0.033661972 8.775762075 0.029196608 221.2686567
Получим решение для части канала, содержащего 10 отверстий. Разделим канал на десять частей, каждая из которых содержит один канал и одно отверстие. Сначала произведем расчет по уравнениям 1-12. Затем по уравнениям 13-30. После этого используем полученные результаты как начальные параметры следующего элемента канала.
Таким образом получив общий результат, приходим к выводу, что модель успешно использовалась для расчета двухфазного течения в соплах, эжекторах и других каналах.
Биографический список:
1. Лепешинский И.А. Газодинамика одно- и двухфазных течений в реактивных двигателях. М.: Изд-во МАИ, 2003. 276 с.
2. Лепешинский И.А., Антоновский И.В., Гузенко А.А., Истомин Е.А., Решетников В.А. Оптимизация двухфазных течений с помощью
УДК 635.1/.8; 631.527
решения обратной задачи // Механика жидкости и газа. 2016. №6. С. 72-77.
3. Лепешинский И.А., Решетников В.А., Заранкевич И.А. Численное моделирование и экспериментальное исследование жидкостно-газового двухфазного эжектора со сверхзвуковым профилированным соплом // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. №2. С. 164 - 171.
4. Лепешинский И.А., Яковлев А.А., Молессон Г.В., Воронецкий А.В., Онес В.И., Ципенко А.В. Численное и экспериментальное исследование газокапельного течения в сопле с большими концентрациями дисперсной фазы // Математическое моделирование. 2002. Т. 14 №7. С. 121-127.
5. Лепешинский И.А., Ся Сюй. Разработка методики расчета смесителя с двухфазным рабочим телом // Насосы. Турбины. Системы. 2020. №1 (34). С. 52-58.
ПОДБОР ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ НА ОСНОВЕ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ
ПРИЗНАКОВ РАЗНОВИДНОСТЕЙ РЕДИСА
Мавлянова Р. Ф.
Научно-исследовательский институт овоще-бахчевых культур и картофеля, Узбекистан, 111106, Ташкентская область, Ташкентский район, п/о Кок Сарай
SELECTION OF INITIAL MATERIAL FOR BREEDING BASED ON VARIABILITY OF TRAITS OF
RADISH VARIETIES
R.F. Mavlyanova
Research Institute of Vegetable, Melon Crops and Potato, Uzbekistan, 111106, Tashkent region, Tashkent district, P. Kok Saroy, DOI: 10.31618/NAS.2413-5291.2023.1.95.806
АННОТАЦИЯ
В статье приведены сведения об изучении 259 сортообразцов 6 разновидностей европейского и китайского подвидов редиса (Raphanus sativus L.). Установлена изменчивость морфологических и хозяйственно- ценных признаков сортов. Разработаны критерии отбора исходного материала, учитывающие дифференцированный подход к разновидностям редиса. Выделен исходный материал для селекции с высокой стабильностью признаков редиса: на устойчивость к болезням - 9, скороспелость - 37, урожайность - 21, химический состав корнеплодов - 21. По комплексу хозяйственно-ценных признаков выделены 7 сортов редиса. Установленные показатели корреляций свидетельствуют об увеличении урожайности при выращивании сортов с крупными корнеплодами, выносливых к загущенному стоянию растений, а также об относительной независимости сопряженности элементов химического состава.
