Экспериментальное исследование гидродинамических процессов в топливных баках с капиллярными системами отбора жидкости

Экспериментальное исследование гидродинамических процессов…

Инженерный журнал: наука и инновации

# 1·2017 3

гидравлического сопротивления материала сетки при фильтрации

жидкого компонента и проточного тракта систем отбора при течении

в нем жидкости, гидростатического распределения давления под дей-

ствием перегрузки, вибрационных нагрузок и т. д. Маневры лета-

тельного аппарата приводят к интенсивным перемещениям и плеска-

ниям жидкого компонента в объеме топливного бака, натеканию

плещущейся жидкости на элементы системы ее отбора и смешению

жидкости с газом наддува. Работоспособность капиллярной системы

отбора жидкости при плесканиях жидкости в баках исследована не-

достаточно для практического применения. Оценочные расчеты по-

казывают, что в реальных условиях движение жидкости в топливных

баках приводит к дополнительной гидродинамической составляющей

перепада давления на разделителях фаз систем отбора, отрицательно

влияющей на работоспособность разделителей.

Например, оценки на основе анализа данных работы [2] показы-

вают, что пульсации давления в полостях систем отбора жидкости,

вызываемые плесканиями жидкости в баках комбинированного лета-

тельного аппарата при маневрах, достигают 30 % удерживающей

способности разделителей фаз. Это выводит фактор гидродинамиче-

ского взаимодействия плещущейся жидкости и элементов систем ее

отбора в объеме топливного бака в разряд факторов комплексного

исследования с целью создания методики расчета пульсаций давле-

ния при плесканиях жидкости в баках маневрирующих комбиниро-

ванных летательных аппаратов. Поэтому актуальны исследования

процессов внешнего обтекания цилиндрических капиллярных разде-

лителей фаз и их совокупностей жидким компонентом.

Для исследования процессов плесканий жидкости в топливных

баках с капиллярными системами отбора жидкости были разработа-

ны маятниковый стенд и методика эксперимента по физическому мо-

делированию этих процессов (рис. 1). Маятниковый стенд относится

к классу гидродинамических экспериментальных установок, реали-

зующих метод свободных колебаний жидкости путем задания откло-

нения зеркала жидкости.

Принцип работы маятникового стенда основан на известном эф-

фекте стабилизации зеркала жидкости в положение, нормальное оси

подвеса маятника, при движении маятника с жидким заполнением.

Подвергая полость со стабилизированным зеркалом жидкости неко-

торому силовому воздействию (ударному торможению, безударному

улову при амплитудном отклонении маятника и т. д.), можно реали-

зовать процесс переориентации и свободных колебаний жидкости

под действием земного тяготения с четким начальным граничным

условием для зеркала жидкости.