ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
62
Однако увеличение перепада давления происходит также и за
счет взаимного влияния образующихся вихревых структур, что при-
водит к росту КГС дроссельного устройства, определяемого по из-
вестному соотношению Дарси
−
Вейсбаха:
2
2 ,
p
n
ξ
ρυ
Δ
=
где
p
Δ
–
перепад давления в рассматриваемой ступени дроссельного
устройства от входа до выхода, полученный в результате расчетов, Па;
n
–
число кромок рассматриваемой модели;
ρ
–
плотность рабочей
среды, кг/м
3
;
υ
–
средняя скорость рабочей среды в кольцевом зазо-
ре, м/с.
Зависимости КГС от расхода для различных шагов расположения
кромок дроссельного устройства с относительной высотой
a b
= 0,6;
0,7; 0,8
представлены на рис. 7. Значения КГС для конструкций дрос-
сельного устройства с угловым шагом расположения кромок 30
°
и
22,5
°
,
что соответствует пяти и семи кромкам, близки между собой.
Для кромок, расположенных с угловым шагом 15
°
(11
кромок),
КГС увеличивается с ростом расхода во всем рассматриваемом диа-
пазоне. Для максимального расхода 4,8 м
3
/
сут прирост КГС составля-
ет 40 %. Данный эффект связан со взаимным влиянием вихревых
структур, образующихся за кромками дроссельного устройства. Для
конструкции с 11 кромками эффект вихревого запирания потока
сильно выражен и является наиболее эффективным для дальнейшего
применения.
Все полученные результаты хорошо согласуются с эмпирически-
ми данными, приведенными в справочнике [8].
Векторное поле скоростей, характеризующее влияние расстоя-
ния между кромками на вихревые структуры для максимального
расхода через рассматриваемый участок 4,8 м
3
/
сут в цилиндриче-
ском сечении посередине расчетной области, приведено на рис. 8.
При увеличении числа кромок до 11 (при уменьшении расстояния
между ними до ~ 15 мм) поток не успевает перестроиться для про-
хождения последующей кромки и «ударяется» об нее. В связи с
этим происходит вихревое запирание потока и КГС увеличивается.
Для 11 кромок наблюдается увеличение максимальной скорости
примерно на 15 %. Данный эффект роста КГС проявляется при рас-
ходе рабочей среды более 1 м
3
/
сут.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы.
1.
На базе коммерческого расчетного комплекса STAR
−
CCM+
создан виртуальный вычислительный стенд, позволяющий с помо-
щью численных методов моделировать процессы течения жидкости