ДОСЛІДЖЕННЯ ВИХРОВОЇ ПОДАЧІ ПОЛІМЕРУ В ТУРБУЛЕНТНИЙ ПРИМЕЖОВИЙ ШАР
DOI:
https://doi.org/10.20998/2222-0631.2023.01.22Ключові слова:
вихрова подача, полімери, гідродинамічний опір, турбулентний гідродинамічний шар, додаткова окружна швидкість, гідродинамічні шуми, концентрація, питома витратаАнотація
Представлені результати експериментальних досліджень ефективності розробленого авторами способу вихрової подачі полімерів, що знижують гідродинамічний опір і псевдозвукові гідродинамічні шуми в турбулентному примежовому шарі моделі – подовженого тіла обертання, що обтікається. Новизна пристрою полягає в тому, що полімеру, що подається в примежовий шар, надають разом з поздовжньою швидкістю і додаткову кругову швидкість. Даний пристрій інтенсифікує дифузію концентрованого розчину полімеру, що вводиться. Встановлено, що при введенні розчинів поліетиленоксиду в примежовий шар моделі, за допомогою запропонованого пристрою, було отримано зниження гідродинамічного опору на 60 %, а гідродинамічних шумів до 14 дБ, що показує високу ефективність запропонованого пристрою вихрової подачі знижувати опір та шуми. У роботі наведена фізична модель, в якій показано, що полімери впливають безпосередньо на внутрішню область примежового шару. Це призводить до потовщення в’язкого підшару і зменшення в ньому інтенсивності вихрових структур. Внаслідок цього, процес міграції вихорів з в’язкого підшару в зовнішню область примежового шару, сповільнюється. Все це зменшує турбулізацію примежового шару, тим самим призводить до зниження гідродинамічного опору та шумів.
Посилання
Toms B. A. Some observations on the flow of liner polymer solutions through straight tubes at large Reynolds numbers. Proc.of In.Cong.On Rheology. North Holland, 1948, vol. 2, pp. 135–141.
Simonenko A. P., Aslanov P. V., Dmitrenko N. A. Snizhenie turbulentnogo treniya v vodnykh rastvorakh smesey gidrodinamicheski-aktivnykh polimerov i poverkhnostno-aktivnykh veshhestv [Reduction of turbulent friction in the water solutions of mixtures of hydrodynamic active polymers and surface active substances]. Vestnik Donetskogo Natsional'nogo universiteta. Seriya G : Tekhnicheskie nauki [Bulletin of the Donetsk National University. Series G : Technical sciences]. 2018, no. 4, 2018, pp. 79–93.
Greshilov E. M., Evtushenko A. V., Lyamshev L. M. Gidrodinamicheskie shumy i effect Tomsa [Hydrodynamic noises and Thoms effect]. Akusticheskiy zhurnal [Acoustical journal]. 1975, vol. ХХI, no. 3, pp. 396–404.
Dronov B. F., Barbonel' B. A. Issledovatel'skaya podvodnaya lodka – laboratoriya proekta 1710 [Research submarine –laboratory project 1710]. Gangut. Nauchno-populyarnyy sbornik statey po istorii flota i sudostroyeniya [Gangut. Popular science collection of articles on the history of the fleet and shipbuilding]. 1998, vol. 14, 1998, pp.128–136.
Voropaev G. A., Dimitrieva N. F. Bezimpul'snaya lokal'naya podacha rastvora polimerov v turbulentnyy pogranichnyy sloy [Pulseless local feeding of polymer solution in turbulent boundary layer]. Prikladnaya gidromekhanika [Applied hydromechanics]. 2014, vol. 16, no. 1, 2014, pp. 26–34.
Voropaev G. A., Dimitrieva N. F. Simulation of the turbulent – energy redistribution in a diluted polymer solution. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. January, 2013, vol. 86, no. 1, pp. 131–144. https://doi.org/10.1007/s10891-013-0813-3.
Kraichnan R. H. Pressure fluctions in turbulent flow over a flat plate. JASA. 1956, vol. 28, no. 3, pp. 378 – 390. https://doi.org/10.1121/1.1908336.
Voskoboynik V. A., Grinchenko V. T., Makarenkov A. P. Snizhenie gidrodinamicheskikh shumov rastvorami vysokomolekulyarnykh polimerov [Reduction of hydrodynamic noises by solutions of high molecular weight polymers]. Akustychnyy visnyk [Acoustical bulletin]. 2007, vol. 10, no. 2, pp. 33–42.
Ptasinski P. K., Nieuwstadt F. T. M., Van den Brule B.H.A.A., Hulsen M. A. Experiments in turbulent pipe flow with polymer additives at maximum drag reduction. Flow, Turbulence Combust. 2001, 66, no. 2, pp. 159–182. https://doi.org/10.1023/A:1017985826227.
White C. M., Somandepalli V. S. R., Mungal M. G. The turbulence structure of drag reduced boundary layer flow. Exp. Fluids. 2004, vol. 36, no. 1, pp. 62–69. http://dx.doi.org/10.1007/s00348-003-0630-0.
Brasseur J. G., Robert А., Collins L. R. Fundamental physics underlying polymer drag reduction, from homogeneous DNS turbulence with the FENE-P model. 2nd International Symposium on Seawater Drag Reduction, 23 – 26 May 2005. Busan, Korea, 2005, pp. 1–11.
