Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň. Ulanylýan brauzer wersiýaňyzda CSS-iň çäkli goldawy bar. Iň oňat tejribe üçin täzelenen brauzeri ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de gabat geliş tertibini öçüriň). Şol aralykda, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil we JavaScript-de görkezeris.
Synaglar dört sany ýapgyt silindr çybyklaryň transvers çyzyklary bilen bloklanan gönüburçly kanalda geçirildi. Merkezi çybygyň üstündäki basyş we kanalyň üstündäki basyşyň peselmegi, hasanyň ýapgyt burçuny üýtgetmek bilen ölçeldi. Üç dürli diametrli çybyk gurnamalary synag edildi. Ölçeg netijeleri tizligi we ýarym-empirik pikirleri kesgitleýän prinsipi kesgitleýär. Dürli ýerlerde basyşy häsiýetlendirýän Euler sanlarynyň köpüsinde saklanýar, ýagny giriş tizliginiň hasa adaty proýeksiýasyny ulanyp basyş ölçegsiz bolsa, toplum çökmek burçundan garaşsyzdyr.Alnan ýarym empirik korrelýasiýa şuňa meňzeş gidrawlika dizaýny üçin ulanylyp bilner.
Heatylylyk we köpçülikleýin geçiriji enjamlaryň köpüsi, çybyklar, buferler, goýmalar we ş.m. ýaly suwuklyklaryň has az ýa-da çylşyrymly içerki gurluşlarynda geçýän modullardan, kanallardan ýa-da öýjüklerden ybaratdyr. Soňky döwürde içerki basyşyň paýlanyşyny we çylşyrymly içerki güýçleri modulyň umumy basyşynyň peselmegi bilen baglanyşdyrýan mehanizmlere has gowy düşünmek üçin gyzyklanma artdy. Enjamlar. Basyşyň içerki paýlanyşy we ýitgileri barada soňky synag synaglary dürli şekilli gapyrgalar bilen çişirilen kanallary, elektrokimiki reaktor öýjüklerini 2, kapilýar çäklendirmesi 3 we panjara çarçuwaly materiallary öz içine alýar.
Iň ýaýran içki gurluşlar, birleşdirilen ýa-da izolirlenen birlik modullary arkaly jedelli silindr çybyklardyr. Heatylylyk çalşyjy enjamlarda bu konfigurasiýa gabyk tarapynda adatydyr. Shell gapdal basyşyň peselmegi bug generatorlary, kondensatorlar we bugarýanlar ýaly ýylylyk çalşyjylaryň dizaýny bilen baglanyşykly. Recentakynda geçirilen barlagda Wang we başgalar.Çybyklaryň tandem konfigurasiýasynda 5 sany birikdirme we birleşdiriji akym ýagdaýlary tapyldy. Liu we başg. Dürli gönüburçly kanallardaky basyşyň peselmegini dürli ýapgyt burçlary bilen gurlan goşa U şekilli turba bukjalary bilen ölçedi we gözenekli media bilen sim simlerini simulirledi.
Garaşylyşy ýaly, silindr bankynyň gidrawliki işleýşine täsir edýän birnäçe konfigurasiýa faktorlary bar: tertipleşdirmegiň görnüşi (meselem, dykylan ýa-da hatar), deňeşdirilen ölçegler (meselem, meýdança, diametri, uzynlygy) we ýapgyt burçy. Käbir awtorlar geometrik parametrleriň utgaşdyrylan täsirlerini ele almak üçin dizaýnlary ugrukdyrmak üçin ölçegsiz ölçegleri tapmaga ünsi jemlediler. Kim we ş.m.7, 103 bilen 104 aralygyndaky tandem we gümürtik massiwleri we Reynolds sanlaryny ulanyp, birlik öýjüginiň uzynlygyny dolandyryş parametri hökmünde täsirli gözenek modelini teklip etdi.9 howa akymynda silindr çybygyň töwereginde diwar basyşynyň paýlanyşyny öwrendi. Mitakow we başg.10 stereo PIV.Alam we ş.m. ulanyp, silindrden soň tizlik meýdanyny meýilleşdirdi.11 tandem silindrleri barada giňişleýin gözleg geçirdi, Reynolds sanynyň we geometrik gatnaşygy worteksiň dökülmegine edýän täsirine ünsi jemledi. Olar gulplamak, aralyk gulplamak, gulplama ýok, subharmoniki gulplama we gyrkym gatlagynyň täzeden birikdirilmegi ýaly bäş ýagdaýy kesgitläp bildiler.
Umuman alanyňda, bir öýjügiň gidrawliki öndürijiligi, belli bir synag synaglarynyň empirik korrelýasiýalary bilen kesgitlenýän içerki gurluşyň konfigurasiýasyna we geometriýasyna bagly bolar diýlip garaşylýar. Döwürleýin komponentlerden düzülen enjamlaryň köpüsinde her öýjükde akym nagyşlary gaýtalanýar we şeýlelik bilen, köp sanly modeller bilen gurluşyň umumy gidrawliki häsiýetini görkezýän umumy simmetrik ýagdaýlar bolup biler. buz plastinka 15. inörite çişirilen çybyklarda, çäkli ýa-da açyk akymda bolsun, edebiýatda köplenç agzalýan we dizaýnerler tarapyndan ulanylýan gyzykly kriteriýa, täsir etmek üçin esasy gidrawliki ululykdyr (meselem, basyşyň peselmegi, güýç, worteksiň dökülýän ýygylygy we ş.m.). baglanyşykda. Bu kriteriýanyň ygtybarlylygy barada edebiýatda hiç hili ylalaşyk bolmasa-da, köp halatlarda empirik korrelýasiýalara mahsus bolan eksperimental näbellilikleriň arasynda peýdaly baha berilýär. Garaşsyz ýörelgäniň dogrulygy barada soňky gözlegler worteks-induksiýa titremesi16 we bir fazaly we iki fazaly ortaça drag417.
Häzirki işde dört sany ýapgyt silindr çybyklaryň transvers çyzygy bolan kanaldaky içerki basyşy we basyşyň peselmegini öwrenmegiň netijeleri hödürlenýär. Dürli diametrli ýapgyt burçuny üýtgedip, üç sany taýajyk gurnamasyny ölçäň. Esasy maksat, kanalyň umumy basyşynyň peselmegi bilen deňeşdirilýär. Eksperimental maglumatlar, kanalyň umumy basyşynyň peselmegi bilen deňeşdirilýär. meňzeş gidrawlik enjamlary dizaýn etmek üçin ulanyp boljak ölçegsiz ýarym empirik korrelýasiýalar döredilýär.
Synag gurnama, eksenel fanat tarapyndan berilýän howa akymyny alýan gönüburçly synag bölüminden ybaratdy. Synag bölüminde 1e-nji suratda görkezilişi ýaly, iki sany paralel merkezi çybykdan we kanal diwarlaryna ýerleşdirilen iki ýarym çybykdan ybarat birlik bar. 1a - e suratlar synag gurnamagynyň her böleginiň jikme-jik geometriýasyny we ölçeglerini görkezýär.
Giriş bölümi (uzynlygy mm). Openscad 2021.01 ulanyp, b dörediň, opencad.org. Esasy synag bölümi (uzynlygy mm) .Openscad 2021.01 bilen döredildi, opencad.org c Esasy synag bölüminiň kesiş görnüşi (uzynlygy mm). Openscad 2021.01 bilen açylýar. opencad.org synag bölüminiň ajaýyp görnüşi. Openscad 2021.01 bilen döredilen, opencad.org.
Dürli diametrli üç çybyk synag edildi. 1-nji tablisada her hadysanyň geometrik aýratynlyklary sanalandyr. Çybyklar protektorda oturdylýar, akym ugruna görä burçy 90 ° bilen 30 ° arasynda üýtgäp biler (1b we 3-nji suratlar) .Hemme çybyklar poslamaýan polatdan ýasalýar we iki aralykdaky boşluk aralygy kesgitlenýär.
Synag bölüminiň giriş akymynyň tizligi 2-nji suratda görkezilişi ýaly kalibrlenen venturi bilen ölçeldi we DP Cell Honeywell SCX ulanylyp gözegçilik edildi. Synag bölüminiň çykyş nokadyndaky suwuklygyň temperaturasy PT100 termometri bilen ölçeldi we 45 ± 1 ° C derejesinde gözegçilik edildi. Çyzykly metalyň çaltlygyndaky akymlaryň 4-e deňdir. soňky ekran we hasa, rozetkanyň uzynlygy 11 gidrawlik diametri.
Giriş akymynyň tizligini (millimetr uzynlygy) ölçemek üçin ulanylýan Wenturi turbasynyň shemasy. Openscad 2021.01 bilen döredildi, opencad.org.
Synag bölüminiň orta tekizliginde 0,5 mm basyş kranynyň üsti bilen merkezi hasanyň ýüzleriniň birine basyşy gözegçilikde saklaň. Kranyň diametri 5 ° burç aralygyna laýyk gelýär;şonuň üçin burç takyklygy takmynan 2 °. Gözegçilik edilýän çybyk 3-nji suratda görkezilişi ýaly öz oky boýunça aýlanyp bilner. Çybygyň üstki basyşy bilen synag bölüminiň girelgesindäki tapawudyň diferensial DP Cell Honeywell SCX seriýasy bilen ölçelýär. Bu basyş tapawudy her bar tertibi, üýtgeýän akym tizligi, ýapgyt burçy \ (\ alfa \) we azimut burçy \ (\ alfa \) we azimut burçy bilen ölçelýär.
akym sazlamalary. Kanal diwarlary çal reňkde görkezilýär. Akym çepden saga akýar we çybyk bilen petiklenýär. "A" görnüşi hasanyň okuna perpendikulýar. Daşarky çybyklar gapdal kanal diwarlaryna ýarym ornaşdyrylýar. Protoktor ýapgyt burçuny ölçemek üçin ulanylýar \ (\ alfa \). Openscad 2021.01 bilen açylýar.
Synagyň maksady, dürli azimutlar we dipler üçin kanal girelgeleriniň we merkezi çybygyň üstündäki basyşy ölçemek we düşündirmekdir. Netijeleri jemlemek üçin diferensial basyş ölçegsiz görnüşde Euleriň sany hökmünde görkeziler:
bu ýerde \ (\ rho \) suwuklygyň dykyzlygy, \ ({u} _ {i} \) ortaça giriş tizligi, \ ({p} _ {i} \) giriş basyşy, we \ ({p} _ {w} \) çybyk diwaryndaky belli bir nokatda basyşdyr. Giriş tizligi, giriş kanalynyň açylmagy bilen kesgitlenýär. {u} _ {i} H / \ nu \) (bu ýerde \ (H \) kanalyň beýikligi, we \ (\ nu \) 40,000 bilen 67,000 aralygyndaky kinematiki ýapyşykdyr. Reynolds sany (\ (Re \ equiv {u} _ {i} d / \ nu \)) takmynan 2500-den 6500-e çenli üýtgeýär.
4-nji suratda \ (\ alfa \) = 30 °, 50 ° we 70 ° üç burç bilen parametrlenen azimut burçy \ (\ theta \) bilen arabaglanyşygy görkezilýär. Ölçegler çybygyň diametri boýunça üç grafada bölünýär. Tejribäniň näbelliliginde, alynýan Euler tendensiýasynyň akym tizligine baglydygyny görmek bolýar. le. Akymly burçlarda, ýagny 0-dan 90 ° -a çenli, çybyk diwarynyň basyşy peselýär we iň pes 90 ° -e ýetýär, bu akym meýdanynyň çäkliligi sebäpli tizligiň iň ýokary bolan çybyklarynyň arasyndaky boşluga laýyk gelýär. Netijede, 90 ° -dan 100 ° -e çenli basyşyň dikeldilmegi bolýar, şondan soň basyşyň aşaky araçäk gatlagynyň üýtgemeginiň mümkindigini görkezýär. Coanda effektleri hökmünde ikinji derejeli.
Dürli ýapgyt burçlar we hasanyň diametrleri üçin taýagyň töweregindäki diwaryň Euler sanynyň üýtgemegi. Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info bilen döredildi.
Aşakda, netijeleri Euler sanlaryna diňe geometrik parametrler bilen bahalandyryp boljakdygyny çaklaýarys, ýagny aýratynlyk uzynlygy \ (d / g \) we \ (d / H \) (bu ýerde \ (H \) kanalyň beýikligi) we ýapgyt \ (\ alfa \). Barmagyň meşhur praktiki düzgüni, ujy çybykdaky uid ujuna tizligi } _ {i} \ mathrm {sin} \ alfa \) .Bu käwagt garaşsyzlyk ýörelgesi diýilýär. Aşakdaky derňewiň maksatlaryndan biri, bu ýörelgäniň ýapyk kanallaryň içinde akym we päsgelçilikler bilen çäklendirilen biziň işimize degişlidigini barlamakdyr.
Aralyk taýagyň üstünde ölçenen basyşy göz öňünde tutalyň, ýagny θ = 0. Bernuliniň deňlemesine görä, bu ýerdäki basyş \ ({p} _ {o} \) kanagatlandyrýar:
bu ýerde \ ({u} _ {o} \) θ = 0-da çybyk diwarynyň golaýyndaky suwuklyk tizligi bolup, biz yzyna gaýtaryp bolmajak ýitgileri göz öňünde tutýarys. Dinamiki basyşyň kinetiki energiýa termininde garaşsyzdygyny belläň. Eger \ ({u} _ {o} \) boş bolsa (ýagny durgun ýagdaý), Euler sanlary birleşmeli. bu gymmata ýakyn, ýöne düýbünden deň däl, esasanam has uly burçlar üçin. Bu hasanyň üstündäki tizligiň \ (\ theta = 0 \) -de ýitip gitmejekdigini görkezýär, bu çybyk egri bilen döredilen häzirki çyzyklaryň ýokarky deflýasiýasy bilen basylyp bilner. Akym synag bölüminiň ýokarsynda we aşagynda ulalanda, bu tizlenme ikinji tizligi ýokarlandyrmaly. giriş tizliginiň şahadaky proýeksiýasydyr (ýagny \ ({u} _ {i} \ mathrm {cos} \ alfa \)), degişli Euler san netijesi:
5-nji surat deňlemeleri deňeşdirýär. \. Çäklendirmäni hasa okuna perpendikulýar böwet hökmünde göz öňünde tutsak, hasanyň öň we arka aralygyndaky basyş aşaklamasyny 18 diýip ýazyp bolar:
bu ýerde \ ({c} _ {d} \) θ = 90 ° bilen θ = 180 ° aralygyndaky bölekleýin basyşyň dikeldilmegini düşündirýän süýrmek koeffisiýenti, we (({A} _ {m} \) we \ ({A} _ {f} \) çybyk okuna perpendikulýar birligiň uzynlygy üçin iň az erkin kesişdir we çybygyň diametri bilen baglanyşygy \ ({A} _ {f} /}) uler sanlary:
Diwar Euler belgisi \ (\ theta = 0 \) dip funksiýasy hökmünde. Bu egrilik deňlemä gabat gelýär. (3) .Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info bilen döredildi.
Diwar Euler sany \ (\ theta = 18 {0} ^ {o} \) (doly belgi) we çykmak (boş belgi) bilen üýtgeýär. Bu egriler garaşsyzlyk ýörelgesine laýyk gelýär, ýagny \ (Eu \ propto {\ mathrm {sin}} ^ {2} \ alpha \). Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info bilen döredildi.
7-nji suratda aşa oňat yzygiderliligi görkezýän \ ({Eu} _ {0-180} / {\ mathrm {sin}} ^ {2} \ alfa \) \ (d / g \) baglylygy görkezilýär. (5) çyzyk bilen kanalyň rozetkasynyň arasyndaky arka giňişlikdäki basyşyň dikelmegini göz öňünde tutýan dürli koeffisiýentler. Degişli süýrmek koeffisiýenti 67% ynam derejesi bilen \ ({c} _ {d} = 1.00 \ pm 0.05 \).
Süýremek koeffisiýenti \ (d / g \) taýagyň öň we aşaky basyşy ((çep ({Eu} _ {0-180} \ sag) \) we kanal girelgesi bilen rozetkanyň arasyndaky umumy basyş peselmegi bilen baglanyşyklydyr. Çal reňk korrelýasiýa üçin 67% ynam zolagydyr. Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info bilen döredildi.
= = 90 ° hasanyň üstündäki iň pes basyş \ ({p} _ {90} \) ýörite işlemegi talap edýär. Bernuliniň deňlemesine görä, barlaryň arasyndaky boşlukdan häzirki çyzyk boýunça, merkezdäki basyş \ ({p} _ {g} \) we tizlik \ ({u} _ {g} \) barlaryň arasyndaky boşluk (kanalyň orta nokady bilen gabat gelýär).
Basyş \ ({p} _ {g} \) merkezi nokadyň we diwaryň arasyndaky merkezi hasany bölýän boşlugyň üstünde basyş paýlanyşyny birleşdirip, hasanyň üstki basyşy θ = 90 ° bilen baglanyşykly bolup biler (8-nji surata serediň).Güýç balansy 19 berýär:
bu ýerde \ (y \) merkezi çybyklaryň arasyndaky boşlugyň merkezi nokadyndan hasanyň üstündäki adaty koordinat, we \ (K \) häzirki çyzygyň egriligi \ (y \). Çybygyň üstündäki basyşy analitiki bahalandyrmak üçin \ ({u} _ {g} \) birmeňzeş we \ (K \ çep (y \ sag) \) çyzykly hasaplanýar. hasanyň ellips bölümi bilen kesgitlenýär \ (\ alfa \), ýagny \ (K \ çep (g / 2 \ sag) = \ çep (2 / d \ sag) {\ mathrm {sin}} ^ {2} \ alfa \)
Kesgitli görnüş, öň (çep) we ýokarda (aşaky) aýratynlyk. Microsoft Word 2019 bilen döredildi,
Beýleki tarapdan, massany tygşytlamak bilen, ölçeg ýerindäki akymyna perpendikulýar tekizligiň ortaça tizligi \ (\ langle {u} _ {g} \ rangle \) giriş tizligi bilen baglanyşykly:
bu ýerde \ ({A} _ {i} \) kanal girelgesinde kesişýän akym meýdany we \ ({A} _ {g} \) degişlilikde ölçeg ýerinde kesişýän akym meýdanydyr (8-nji surata serediň):
\ ({U} _ {g} \) \ (\ langle {u} _ {g} \ rangle \) bilen deň däldigine üns beriň. Aslynda, 9-njy suratda deňlik bilen hasaplanylýan tizlik (\) köp aýally:
Kanal merkeziniň kesişýän iň ýokary \ ({u} _ {g} \) we ortaça \ (\ langle {u} _ {g} \ rangle \) tizlikleriniň gatnaşygy \ (. \) Gaty we çyzylan egriler deňlemelere laýyk gelýär.
10-njy surat \ ({Eu} _ {90} \) deňlemäniň synag synaglary bilen deňeşdirýär. (16). Ortaça gyşarmak 25%, ynam derejesi 95% boldy.
Diwar Euler belgisi \ (\ theta = {90} ^ {o} \). Bu egrilik deňleme gabat gelýär. (16) .Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info bilen döredildi.
Okuna perpendikulýar merkezi çybykda hereket edýän arassa güýç \ ({f} _ {n} \) hasanyň üstündäki basyşy aşakdaky ýaly birleşdirip hasaplap bolar:
bu ýerde ilkinji koeffisiýent kanalyň içindäki hasanyň uzynlygy bolup, integrasiýa 0 bilen 2π arasynda amala aşyrylýar.
\ ({F} _ {n} \) suw akymynyň ugry boýunça proýeksiýa, kanalyň giriş we çykyş aralygyndaky basyşa laýyk gelmelidir, eger hasa bilen parallel sürtülme we soňraky bölümiň doly ösmegi sebäpli has kiçi bolmasa, hereket tizligi deňagramly däl.Şonuň üçin
11-nji suratda deňlemeleriň grafigi görkezilýär. (20) ähli synag şertleri üçin oňat ylalaşygy görkezdi. Şeýle-de bolsa, sag tarapda sähelçe 8% gyşarma bar, muny kanal girelgesi bilen rozetkanyň arasyndaky deňsizlige baha bermek hökmünde ulanyp bolar.
Kanal güýji balansy. Çyzyk deňlemä gabat gelýär. (20) .Pirson korrelýasiýa koeffisiýenti 0.97 boldy. Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info bilen döredildi.
Çybygyň ýapgyt burçuny üýtgetmek, hasanyň üstündäki diwardaky basyş we dört ýapgyt silindr çybyklaryň kesiş çyzyklary bilen kanaldaky basyşyň peselmegi ölçeldi. Üç dürli diametrli çybyk gurnamalary synag edildi. Synag edilen Reynolds san aralygynda 2500 bilen 6500 aralygynda, Euler sany akymyň tizliginden garaşsyz bolup, merkezi çybygyň üstündäki basyş adaty tendensiýany yzarlaýar. araçäk gatlagynyň bölünmegi sebäpli.
Synag maglumatlary, Euler sanlaryny kanallaryň we çybyklaryň häsiýetli ölçegleri bilen baglanyşdyrýan üýtgewsiz ölçegsiz sanlary tapmak üçin tizligi tygşytlamak pikirleri we ýarym empirik bahalandyrmalar arkaly derňelýär. Blokirlemegiň ähli geometrik aýratynlyklary hasanyň diametri bilen çybyklaryň arasyndaky boşluk (dikligine) bilen doly görkezilýär.
Garaşsyzlyk ýörelgesi, dürli ýerlerde basyşy häsiýetlendirýän Euler sanlarynyň köpüsinde saklanýar, ýagny giriş tizliginiň hasa adaty proýeksiýasyny ulanyp basyş ölçegsiz bolsa, toplum çökmek burçundan garaşsyzdyr.Mundan başga-da, aýratynlyk akymyň massasy we tizligi bilen baglanyşyklydyr Gorag deňlemeleri yzygiderli we ýokardaky empirik prinsipi goldaýar. Diňe çybyklaryň arasyndaky boşlukdaky taýagyň üstki basyşy bu prinsipden birneme sowulýar. Ölçegsiz ýarym empirik korrelýasiýalar şuňa meňzeş gidrawliki enjamlary taslamak üçin ulanylyp bilner.
Aýratyn hem gyzykly netije, synag bölüminiň giriş we çykyş nokadynyň arasyndaky basyşyň peselmegini seljermekden gelip çykýar. Tejribe näbelliliginde, süýrän koeffisiýenti aşakdaky üýtgemeýän parametrleriň bardygyny görkezýän agzybirlige deňdir:
Deňligiň denominatorynda \ (\ çep (d / g + 2 \ sag) d / g \) ululygyna üns beriň. Çybyklar üçin 500) .Kanalyň içinde temperatura tapawudy bar bolsa, suwuklygyň dykyzlygyna täsir edip biljekdigini bellemelidiris. Bu ýagdaýda ýylylyk giňelme koeffisiýentini garaşylýan iň ýokary temperatura tapawudy bilen köpeltmek arkaly Euler sanynyň degişlilikde üýtgemegine baha berip bolar.
Ruk, S., Köhler, S., Schlindwein, G. we Arbeiter, F. Diwaryň dürli şekilli gapyrgalary bilen berkidilen kanalda ýylylyk geçirijisi we basyş düşmegi ölçegleri. Expert. Heat Transfer 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J. we Walsh, F. Akym öýjükleriniň häsiýetnamasy: gönüburçly kanallarda iki ölçegli elektrodlarda akymyň wizuallaşdyrylmagy, basyşyň peselmegi we köpçülikleýin ulag.J.Elektrokimiýa.Sosialistik partiýa.167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Çäkli kesişler bilen kapilýallarda Jamin täsiriniň esasy parametrleri.J.Benzin.science.Britain.196, 107635 (2021).