-лопатки ВКУ сферической формы были заменены прямыми пластинами, со средним значением наружного диаметра = 85,2 мм (при данных параметрах расчетной сетки кривизна лопаток получается грубой). Для закрученных течений структура потока зависит от коэффициента пережима k (отношение максимального радиуса входа к радиусу выхода), с помощью которого можно обобщать структуру течения для ВКУ сферической и цилиндрической формы

[10];

-количество лопаток с 16 уменьшено до 8 (при 16 лопатках получаются завышенные скорости газа в щелях завихрителя и «видимая» расчетной сеткой форма щелей получается несимметричной).

На рисунке 2 представлена зависимость относительной скорости (отношение тангенциальной скорости к скорости входа газа в ВКУ) от относительного радиуса (отношение текущего радиуса к радиусу контактного устройства) в области контактного устройства.

Из рисунка 2 видно, что экспериментальные данные согласуются с данными других авторов. Как уже отмечалось выше, в математической модели для упрощения расчета было взято ВКУ с прямыми пластинами, а при экспериментальном исследовании использовалось ВКУ с лопатками сферической формы с выпуклостью контактной зоны р = 15 мм (максимальная разность радиусов), поскольку задача воссоздания движения газового потока математическим путем в зоне ВКУ не ставилась. Тем не менее, в результате математического моделирования в зоне ВКУ получены данные, согласующиеся с литературными данными для ВКУ аналогичной конструкции (с прямыми лопатками).

20 Ч

10 4

0

015304560 r мм 75

Рисунок 3 - Изменения тангенциальной скорости внутри вихревого устройства и по радиусу аппарата (см. рис. 1), 1 - математическая модель, 2 -

эксперимент

В зоне тангенциального входа газового потока получены значения скорости, количественно согласующиеся с собственными экспериментальными данными (см. рисунок 3), что подтверждает адекватность использованной математической модели.

Некоторое отличие математической модели от экспериментальных данных обусловлено влиянием возмущений, вносимых насадком шарового зонда.

При математическом моделировании были получены поля давления и скорости газового потока по всему объему. Можно отметить, что в результате моделирования с другими скоростями газа (от 5 до 25 м/с) качественно картина не меняется.

Картина течения газа на уровне средней части ВКУ представлена на рисунке 4. Цвета соответствуют определенным значениям скорости, значение высоты h дано от нижней части завихрителя.

Рисунок 2 - Зависимость относительной тангенциальной скорости (Wt/Wbx) внутри ВКУ от относительного радиуса r/rBX для ВКУ цилиндрической и

выпуклой формы.

1 - экспериментальная линия по данным [3] для цилиндрического завихрителя при выпуклости р = 0 мм, 2 - экспериментальная линия по данным [3] для сферического завихрителя р = 15 мм, 3 - наши расчетные данные для цилиндрического завихрителя р = 0 мм, 4 - наши экспериментальные данные для

сферического завихрителя р = 15 мм. 30 -л-■-

Wi-, м/с

2.522Е+01 2.356Е+01 2.190Е+01 2.024Е+01 1.В5ВЕ+01

1.525Е+01 1.359Е+01 1.193Е+01 1.027Е+01 8.608Е+00 6.947Е+00 5.2В6Е+00 3.625Е+00 1.963Е+00 3.023Е-01

Рисунок 4 - Поле скорости, м/с, h = 50 мм.

Из рисунка 4 видно, что скорость газа между пластинами имеет разные значения, в зависимости от места входа (от угла) в ВКУ.

График распределения средней скорости по высоте щели (скорость газа в одной щели меняется по высоте завихрителя) в области выхода из щели лопатки завихрителя в зависимости от угловой координаты вращения газового потока данной конструкции завихрителя представлен на рисунке 5.

Из рисунка 5 видно, что в начальный момент (при ф = 0, щель № 1, рисунок 1) скорость входа газа в ВКУ имеет максимальное значение. Это объясняется тем, что лопатки находятся по ходу газового потока и часть газа сразу входит в ВКУ. Далее, поток по инерции отжимается к стенке аппарата, в результате чего скорость входа газа в последующие щели уменьшается. При дальнейшем движении оставшейся части газового потока снова приближается к лопаткам завихрителя, и скорость газа при этом снова повышается (при ф = 5л/4 - 3л/2). После чего происходит незначительное снижение скорости входа газа, объясняемое той же причиной. Затем скорость входа газа вновь начинает повышаться (при ф = 2л).