Гідродинаміка закрученого потоку навколо обертового проникного циліндра і вдосконалення ротаційних фільтрів механічної очистки рідин
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Гідродинаміка закрученого потоку навколо обертового проникного циліндра і вдосконалення ротаційних фільтрів механічної очистки рідин
|
|
| Creator |
Мочалін, Євген Валентинович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.02.05 − Механіка рідини, газу та плазми. − Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2009. Дисертацію присвячено проблемі розробки наукових положень, які встановлюють основні закономірності гідродинаміки закрученого потоку всередині та зовні обертового проникного циліндра й руху завислих часток біля його зовнішньої поверхні. Метою досліджень є зниження гідродинамічного опору обертового проникного циліндра й керування режимом руху рідини та рухом завислих часток поблизу його поверхні для вдосконалення ротаційних фільтрів механічної очистки рідин та інших пристроїв з протоком рідини крізь бічну поверхню обертового циліндра. У дисертації розвинуто наявні та розроблено нові підходи до розрахунку гідродинамічних процесів усередині та зовні обертового проникного циліндра. Виконаними дослідженнями обґрунтовано нову сукупність фундаментальних даних з течій рідини із завислими частками біля обертової проникної поверхні, яка є суттєвим внеском до теорії вихрових та закручених потоків. На основі отриманих наукових результатів сформовано теоретичні засади вдосконалення конструкції ротаційних фільтрів, а також інших технічних пристроїв з обертовим проникним циліндром. Розроблено нові методи розрахунку ротаційних фільтрів зі зниженим на порядок гідродинамічним опором та підвищеною тонкістю очистки рідин від механічних домішок. Нові конструкції та методика розрахунку застосовуються в науково-дослідних, проектних установах та в промисловості. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.02.05 − Механика жидкости, газа и плазмы.− Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2009. Диссертация посвящена проблеме разработки научных положений, устанавливающих основные закономерности гидродинамики закрученного потока внутри и снаружи вращающегося проницаемого цилиндра и движения взвешенных частиц у его наружной поверхности. Целью исследований является снижение гидродинамического сопротивления вращающегося проницаемого цилиндра и управление режимом течения жидкости и движением взвешенных частиц вблизи его поверхности для совершенствования ротационных фильтров механической очистки жидкостей и других устройств с протоком жидкости через боковую поверхность вращающегося цилиндра. В диссертации развиты существующие и разработаны новые подходы к расчету гидродинамических процессов внутри и снаружи вращающегося проницаемого цилиндра. Выполненными исследованиями обоснована новая совокупность фундаментальных данных по течению жидкости с взвешенными частицами вблизи вращающегося проницаемого цилиндра, которая вносит существенный вклад в теорию вихревых и закрученных потоков. Показано, что гидродинамические потери в потоке внутри вращающегося цилиндра с подачей жидкости через проницаемую боковую поверхность существенно зависят от суммарной величины завихренности, которая возрастает до тех пор, пока ее рост не компенсируется механизмом вязкой диссипации. Это, в частности, объясняет причины большого гидродинамического сопротивления ротационных фильтров и определяет способ его снижения путем конструктивного уменьшения размеров области интенсивного вихреобразования и масштабов энергонесущих вихрей. Установлено, что при движении слабоконцентрированной суспензии с протоком через поверхность вращающегося проницаемого цилиндра в условиях отсутствия вторичных течений, определяющее влияние на величину скольжения фаз вблизи поверхности цилиндра оказывает соотношение размеров частиц и толщины пограничного слоя несущей жидкости, что, в частности, позволяет исключить контакт с поверхностью частиц, размер которых на порядок меньше толщины пограничного слоя. Обнаружено, что при уменьшении скорости отсоса жидкости появлению макровихрей предшествует турбулизация пограничного слоя на поверхности вращающегося проницаемого цилиндра и рост его толщины, что обеспечивает возможность управлять толщиной погранслоя и формой профиля скорости в нем в условиях отсутствия макровихревых структур. Показано, что с увеличением угловой скорости или уменьшением расхода жидкости, поступающей в кольцевую область снаружи вращающегося проницаемого цилиндра, возникающие макровихри блокируют все большую часть его поверхности для протока жидкости, что обосновывает необходимость избе-гать режимов течения с макровихрями в целях более равномерного использования всей поверхности цилиндра. Установлено, что протекание жидкости сквозь вращающуюся сетку, натянутую на цилиндрический каркас с отверстиями, сопровождается взаимодействием отрывных вихрей из ближнего следа за проволочками сетки и вихрей, обусловленных вторичными течениями в отверстиях каркаса (по типу течения в каверне), которое приводит к блокированию рециркуляционными токами большого числа ячеек сетки и значительно повышает скорость протекания жидкости через оставшиеся ячейки. Это свидетельствует о необходимости отказа от сетчатой конструкции вращающегося проницаемого цилиндра в целях уменьшения максимальных скоростей протока жидкости и размеров взвешенных частиц, проходящих сквозь поверхность цилиндра через отверстия заданного диаметра. Разработан новый итерационный метод приближенного расчета пограничного слоя на поверхности вращающегося цилиндра с отсосом жидкости, основанный на применении алгебраической модели турбулентности. По результатам научных исследований обоснована перспективная конструкция ротационного фильтра и разработана расчетная база и методика проек-тирования усовершенствованных фильтров, которые нашли применение в научно-исследовательских, проектных организациях и в промышленности. The thesis for competition of academic degree of Doctor in technical sciences according to speciality: 01.02.05 − Mechanics of liquid, gas and plazma.− National Technical University “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2009. The work is dedicated to the problem of development of basic assertions of swirling flow hydrodynamics inside and outside of rotating permeable cylinder and suspended particle motion close to it outer surface. The goal of research is reducing of hydrodynamic resistance of rotating permeable cylinder and operating the fluid re-gime and the suspended particle motion near it’s surface in order to performance of rotary filters of mechanical cleaning of liquids and other devices with passing of liquid through the lateral surface of rotating cylinder. The existing approaches to the calculations of hydrodynamic processes inside and outside of rotating permeable cylinder are elaborated and the new ones are devel-oped in the dissertation. The new totality of fundamental data regarding liquid flows with suspended particles close to rotating permeable surface, that introduces the con-siderable contribution into theory of vortical and swirling flows, is obtained. Theoretical foundations of design structure perfection of rotary filters and other technical devices with rotating permeable cylinder are formed on the base of the sci-entific results obtained. The new methods of calculation of rotary filters with reduced in order of magnitude hydrodynamic resistance and increased refinement fineness of liquids from mechanical impurities are developed. The new structures and design procedure found application in research and design organizations and in industry. |
|
| Date |
2010-06-21T09:58:13Z
2010-06-21T09:58:13Z 2009 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://ela.kpi.ua/handle/123456789/387
|
|
| Language |
uk
|
|