STRUKTURA TEChENIYa PRI OBTEKANII ZATUPLENNOGO TELA DOZVUKOVYM GAZODISPERSNYM POTOKOM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Приводятся результаты численных расчетов локальной структуры течения, турбулентности двухфазного течения и объемной концентрации твердых частиц в районе точки торможения у цилиндрического тела с плоским торцом. В численных расчетах используется RANS-подход и модель переноса компонент тензора рейнольдсовых напряжений с учетом двухфазности потока. Численные расчеты показали значительный рост объемной концентрации частиц вблизи поверхности тела. Все три использованных в работе подхода по моделированию динамики дисперсной фазы дают качественно подобные результаты (отличие не превышает 25%) для случая течения в трубе при отсутствии установленного тела. Результаты расчетов по эйлерову и лагранжеву подходам показывают только качественное согласие с данными экспериментов и полного лагранжева метода расчетов для случая наличия обтекаемого тела. При этом наибольшее отличие для эйлерова подхода достигает 75% в окрестности поверхности тела. Для лагранжева метода показано, что максимальное отличие не превышает 35% в окрестности установленного тела. Получено удовлетворительное количественное согласие с данными экспериментов для случая полного лагранжева описания в распределениях массовой концентрации частиц (отличие не превышает 20%). Все три расчета качественно верно воспроизводят распределения массовой концентрации твердых частиц при наличии установленного тела.

References

  1. Tu J.Y., Yeoh G.H., Morsi Y.S., Yang W. A Study of Particle Rebounding Characteristics of a Gas–Particle Flow over a Curved Wall Surface // Aerosol Sci. Techn. 2004. V. 38. № 7. P. 739.
  2. Вараксин А.Ю. Обтекание тел дисперсными газовыми потоками // ТВТ. 2018. Т. 56. № 2. С. 282.
  3. Панфилов С.В., Романов Д.А., Циркунов Ю.М. Обтекание тел запыленным газом при рассеянии отраженных частиц // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 4. С. 64.
  4. Василевский Э.Б., Осипцов А.Н., Чиркин Л.В., Яковлева Л.В. Теплообмен на лобовой поверхности затупленного тела в высокоскоростном потоке, содержащем малоинерционные частицы // ИФЖ. 2001. Т. 74. № 6. С. 29.
  5. Спокойный Ф.Е., Горбис З.Р. Особенности осаждения тонкодиспергированных частиц из охлаждаемого газового потока на поперечно обтекаемой поверхности теплообмена // ТВТ. 1981. Т. 19. № 1. С. 182.
  6. Полежеев Ю.В., Михатриш Д.С. Эрозия поверхностей в гетерогенных потоках. Препринт № 2-277. М.: ИВТ АН СССР, 1989. 67 с.
  7. Давыдов Ю.М., Николаич В.И. Расчет внешнего обтекания затупленных тел гетерогенным потоком газа с каплями или частицами // Докл. АН СССР. 1981. Т. 259. № 1. С. 57.
  8. Циркунов Ю.М. Влияние вязкого пограничного слоя на осаждение частиц при обтекании сферы газовзвесью // Изв. АН СССР. МЖГ. 1982. № 1. С. 59.
  9. Головачев Ю.В., Шмидт А.А. Обтекание затупленного тела сверхзвуковым потоком запыленного газа // Изв. АН СССР. МЖГ. 1982. № 3. С. 73.
  10. Трунев А.П., Фомин В.М. Обтекание тел двухфазным потоком типа газ–твердые частицы с учетом эрозии // ПМТФ. 1985. № 1. С. 69.
  11. Grant G., Tabakoff W. Erosion Prediction in Turbomachinery Resulting from Environmental Solid Particles // J. Aircraft. 1975. V. 12. P. 471.
  12. Levy A.V. The Solid Particle Erosion Behavior of Steel as a Function of Microstructure // Wear. 1981. V. 68. P. 269.
  13. Fan J., Zhou D., Jin D., Chen K. Numerical Simulation of Tube Erosion by Particle Impaction // Wear. 1991. V. 142. P. 171.
  14. Parsi M., Najmi K., Najafifard F., Hassani S., McLaury B.S., Shirazi S.A. A Comprehensive Review of Solid Particle Erosion Modeling for Oil and Gas Wells and Pipelines Applications // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2014. V. 21. P. 850.
  15. Alqallaf J., Ali N., Teixeira J.A., Addali A. Solid Particles Erosion Behaviour and Protective Coatings for Gas Turbine Compressor Blades – A Review // Processes. 2020. V. 8. P. 984.
  16. Nash J.W.K., Zekos I., Stack M.M. Mapping of Meteorological Observations over the Island of Ireland to Enhance the Understanding the Prediction of Rain Erosion in Wind Turbine Blades // Energies. 2021. V. 14. P. 4555.
  17. Prieto R., Karlsson T. A Model to Estimate the Effect of Variables Causing Erosion in Wind Turbine Blades // Wind Energy. 2021. V. 24. P. 1031.
  18. Hong B., Li X., Li Y., Yu Y., Wang Y., Gong J., Ai D. Numerical Simulation of Elbow Erosion in Shale Gas Fields under Gas–Solid Two-phase Flow // Energies. 2021. V. 14. P. 3804.
  19. Hu J., Zhang H., Zhang J., Niu S., Cai W. Gas–Solid Erosion Wear Characteristics of Two-phase Flow Tee Pipe // Mechanika. 2021. V. 27. P. 193.
  20. Ma G., Lin Z., Zhu Z.C. Investigation of Transient Gas–Solid Flow Characteristics and Particle Erosion in a Square Gate Valve // Engineering Failure Analysis. 2020. V. 118. 104827.
  21. Акимов А.П., Кашиков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. М.: Физматлит, 2010. 536 с.
  22. Садин Л.В., Любарский С.Д., Граченко Ю.А. Особенности недорасширенной импульсной имплантации газодисперсной струи с высокой концентрацией частиц // ЖТФ. 2017. Т. 87. Вып. 1. С. 22.
  23. Панфилов С.В., Циркунов Ю.М. Рассеяние несовершенных частиц примеси при отскоке от гладкой и шероховатой поверхностей в высокоскоростном потоке газовзвеси // ПМТФ. 2008. Т. 49. № 2. С. 79.
  24. Моисеев Г.В., Спасенко А.Л. Особенности обтекания затупленного тела сверхзвуковой полидисперсной струей с закругкой отраженных частиц // ТВТ. 2011. Т. 49. № 1. С. 73.
  25. Виникова В.В., Ревизионов Д.Л., Способин А.В. Двухфазный ударный слой при обтекании тел сверхзвуковым запыленным потоком // Мат. модел. 2009. Т. 21. № 12. С. 89.
  26. Вараксин А.Ю. Межчастичные столкновения в турбулентных двухфазных потоках // ТВТ. 2024. Т. 62. № 3. С. 458.
  27. Вараксин А.Ю. Двухфазные потоки с твердыми частицами, каплями и пузырями: проблемы и результаты исследований (обзор) // ТВТ. 2020. Т. 58. № 4. С. 646.
  28. Губайдуллин Д.А., Зарипов Р.Р. Акустические волны в смеси воздуха с полидисперсными частицами алюминия // ТВТ. 2024. Т. 62. № 1. С. 147.
  29. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. В 2-х т. М.: Наука, 1987.
  30. Осипцов А.Н. Развитие полного лагранжева подхода для моделирования течений разреженных дисперсных сред (обзор) // Изв. РАН. МЖГ. 2024. № 1. С. 3.
  31. Gosman A.D., Ioannides E. Aspects of Computer Simulation of Liquid-fuelled Combustors // J. Energy. 1983. V. 7. P. 482.
  32. Вараксин А.Ю., Железовский А.А., Мочалов А.А. Измерения полей концентрации частиц при обтекании затупленного тела двухфазным потоком // ТВТ. 2022. Т. 60. № 3. С. 415.
  33. Elghobashi S. On Predicting Particle-laden Turbulent Flows // Appl. Sci. Res. 1994. V. 52. P. 309.
  34. Balachandar S., Eaton J.K. Turbulent Dispersed Multiphase Flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 2010. V. 42. P. 111.
  35. Manceau R., Hanjalic K. Elliptic Blending Model: A New Near-wall Reynolds-stress Turbulence Closure // Phys. Fluids. 2002. V. 14. P. 744.
  36. Beishuizen N., Naud B., Roekaerts D. Evaluation of a Modified Reynolds Stress Model for Turbulent Dispersed Two-Phase Flows Including Two-way Coupling // Flow, Turbulence Combust. 2007. V. 79. P. 321.
  37. Zaichik L.I. A Statistical Model of Particle Transport and Heat Transfer in Turbulent Shear Flows // Phys. Fluids. 1999. V. 11. P. 1521.
  38. Manda M., Lightstone M.F., Rosendahl L., Yin C., Sorensen H. Turbulence Modulation in Dilute Particle-laden Flow // Int. J. Heat Fluid Flow. 2009. V. 30. P. 719.
  39. Пахомов М.А., Терехов В.И. Структура пристенной газокапельной завесы, вдуваемой через круглые отверстия в поперечную траншею. Сравнение эйлерова и лагранжева подходов // Теплофизика и аэромеханика. 2020. Т. 27. № 3. С. 423.
  40. Деревич И.В. Гидродинамика и тепломассоперенос частиц при турбулентном течении газовзвеси в трубе и осесимметричной струе // ТВТ. 2002. Т. 40. № 1. С. 86.
  41. Mukin R.V., Zaichik L.I. Non-linear Stress Model for Two-phase Turbulent Flow Laden with Small Heavy Particles // Int. J. Heat Fluid Flow. 2012. V. 33. P. 81.
  42. Crowe C.T., Sharma M.P., Stock D.E. The Particle Source in Cell (PSI-Cell) Method for Gas–Droplet Flows // ASME J. Fluids Eng. 1977. V. 99. P. 325.
  43. Chan C.K., Zhang H.Q., Lau K.S. An Improved Stochastic Separated Flow Model for Turbulent Two-Phase Flow // Comp. Mech. 2000. V. 24. P. 491.
  44. Lain S., Sommerfeld M. Turbulence Modulation in Dispersed Two-Phase Flow Laden with Solids from a Lagrangian Perspective // Int. J. Heat Fluid Flow. 2003. V. 24. P. 616.
  45. Schiller L., Naumann A. A Drag Coefficient Correlation // VDI Zeitschrift. 1933. V. 77. P. 318.
  46. Moissette S., Oesterle B., Boulet P. Temperature Fluctuations of Discrete Particles in a Homogeneous Turbulent Flow: A Lagrangian Model // Int. J. Heat Fluid Flow. 2001. V. 22. P. 220.
  47. Sommerfeld M., Qiu H.-H. Characterization of Particle-laden, Confined Swirling Flow by Phase-Doppler Anemometer and Numerical Calculation // Int. J. Multiphase Flow. 1993. V. 19. P. 1093.
  48. Осипов А.Н. Исследование зон неограниченного роста концентрации частиц в дисперсных потоках // Изв. АН СССР. МЖГ. 1984. № 3. С. 46.
  49. Healy D.A., Young J.B. Full Lagrangian Methods for Calculating Particle Concentration Fields in Dilute Gas–Particle Flows // Proc. Royal Soc. A. 2005. V. 421. P. 2197.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».