Библиографическое описание:

Хоробрых М. А., Клементьев В. А. Вихревой эффект Ранка-Хилша. Вихревая труба // Молодой ученый. — 2012. — №6. — С. 54-55.

Целью работы является изучение вихревого эффекта [1], при котором воздушный поток «самопроизвольно» разделяется на охлажденное ядро и горячие периферийные слои. Перенос тепла от ядра вихря на периферию, происходящий в этих условиях, называют вихревым эффектом. В компактной холодильной машине – вихревой трубе (ВТ), питаемой сжатым воздухом от пневмосети, можно получить холодный поток с температурой от + 20оС до - 120оС и попутно горячий – с температурой от + 40оС до + 120оС.

Была изготовлена вихревая труба и проведен эксперимент с замером распределения температуры по внутренней поверхности трубы, на выходе горячего и холодного воздуха. По результатам эксперимента получили холодный поток воздуха -2⁰Ϲ и горячий +50⁰Ϲ.

Выполнено математическое моделирование потоков воздуха при помощи пакета газодинамического анализа Flow Simulation, являющегося составной частью пакета Solid Works [2], который основывается на методе конечных элементов.

Рис. 1

На рис. 1 показаны расчетное поле температур с одновременным показом линий тока внутреннего течения в канале вихревой трубы. Из рисунка ясно видно разделение потока на холодную и теплую фракцию. Количественное согласование температур полученных расчетным путем и в экспериментальном исследовании вихревой трубы, выполненных автором показало, что применение вычислительного пакета Solid Works Flow Simulation позволяет достаточно точно получать сходимость расчетных и экспериментальных данных.

Расчеты внутреннего течения потока воздуха велись на компьютере с процессором Intel Core i5, 2.3 ГГц, ОЗУ 4 Гб. При этом использовался ламинарный режим течения. Общее количество ячеек 383678 для выполнения расчета требовалось порядка 3-4 часов.

Дальнейшая работа заключается в использовании PIV метода для визуализации вихревых потоков.


Литература:

  1. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. – М.: Машиностроение, 1969, 183 с.

  2. Прохоренко В.П. SolidWorks. Практическое руководство. – М.: Бином, 2004. – 289 с.

Основные термины (генерируются автоматически): вихревой трубы, пакета solid works, Вихревой эффект, Гидроиспытания стальных труб, Flow Simulation, холодный поток, внутреннего течения, Вихревой эффект Ранка-Хилша, канале вихревой трубы, исследовании вихревой трубы, основе вихревой трубы, Works Flow Simulation, холодный поток воздуха, течения потока воздуха, анализа flow simulation, тока внутреннего течения, вихревой трубе, частью пакета solid, ламинарный режим течения, Количественное согласование температур.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос