ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия механического подобия явлений в насосах и методы моделирования из "Центробежные и осевые насосы Издание 2" Выше были рассмотрены основы теории движения идеальной жидкости в лопастных машинах. Схема идеальной жидкости является основой для построения большей части расчетов элементов проточной части гидравлических машин. Все же она далеко не удовлетворяет всем потребностям теории гидравлических машин. Вопросы теории потерь в насосах, основные предпосылки, определяющие форму движения идеальной жидкости (постулат Чаплыгина, вихревая система в теории крыла конечного размаха), не могут быть рассмотрены без привлечения механики вязкой жидкости. Во многих случаях формы движения для реальной и идеальной жидкостей значительно различаются. Особенно это имеет место в условиях появления отрыва потока от обтекаемых поверхностей. В то же время задачи движения реальной жидкости в проточной части гидравлических машин математически столь сложны, что до настоящего времени не находят решения. Все это приводит к необходимости широкого привлечения эксперимента к развитию вопросов теории и методов расчета гидравлических машин. [c.68] Правильная постановка эксперимента и обобщение результатов его невозможны без рассмотрения вопросов механического подобия явлений. Выше (п. 7) нами уже рассматривались основные вопросы механического подобия явлений в насосах на основе методов размерности. Ввиду особой важности вопросов о механическом подобии для развития теории и методов-экспериментального исследования гидравлических машин остановимся вновь на рассмотрении условий подобия и методов моделирования. Опре- делим условия механического подобия из уравнений движения вязкой жидкости в безразмерной форме. [c.68] Гии — векторы, характеризующие относительную величину и направление радиуса вектора и скорости. [c.69] Условия механического подобия движения жидкости. Для обеспечения условий подобия самих явлений необходимо соблюсти подобие граничных и начальных условий, определяющих собой решение уравнений (2. 144) и (2. 136) последнее в безразмерной форме сохраняет свой вид. [c.70] При решении задачи о движении жидкости область должна быть замкнутой. Только в этом случае задача становится математически определенной. В понятие границ области должны, следовательно, входить не только обтекаемые поверхности, но и контрольные сечения потока при входе в область и выходе из нее. [c.70] Подобие граничных условий требует а) геометрического подобия формы обтекаемой поверхности б) подобия поля давлений и скоростей по контрольным сечениям потока при входе в область и выходе из нее. [c.70] Геометрическое подобие формы поверхности должно учитывать, помимо подобия общей формы поверхности, понятие о подобии состояния поверхности — условие равенства относительной шероховатости. [c.70] Условие подобия поля скоростей по контрольным сечениям потока носит название кинематического подобия. Подобие начальных условий необходимо принимать во внимание только для переходных процессов. [c.70] Динамическая составляющая давления рэ представляет собой те изменения в значении давления, которые вызваны движением жидкости. [c.71] Когда в области движения отсутствуют свободные поверхности, поле гидростатических давлений уравновешивает действие на жидкость силы тяжести и отпадает условие для обеспечения динамического подобия Fr = idem. При моделировании движения жидкости в проточной части гидравлических машин критерий Фруда не входит в условия динамического подобия. [c.71] Критерий Эйлера при этом, как видно из уравнения (2. 143), обращается в число 2 и перестает играть роль независимого комплекса, определяющего условия динамического подобия. Следовательно, в важнейшем для приложений в области гидромашиностроения случае движения при сплошном заполнении всей области и отсутствии возможности возникновения кавитационных явлений динамическими критерйями подобия являются только числа Sh и Re. [c.71] Здесь индексами 1 и 2 обозначены параметры соответственно натуры и модели, совпадающие с уравнением (1. 22). [c.72] Влияние комплекса Re на движение жидкости в гидравлических машинах в широкой области значений весьма незначительно. При Re 10 течение происходит в области автомодельности, в которой весьма значительные изменения Re не сказываются на форме движения жидкости и величине коэффициента возникающих сопротивлений. [c.72] При моделировании рабочего процесса гидравлических машин условиями механического подобия на основе изложенного являются. [c.72] Легко видеть, что выполнение всех условий динамического подобия (2. 145) на модели одновременно неосуществимо. Но, как было показано, в этом нет необходимости. [c.72] При необходимости моделирования явления движения жидкости в канале со свободной поверхностью или. в других элементах системы, где имеется свободная поверхность, необходимо выполнение условия Fr = idem, т. е. условие равенства критерия Фруда на модели и натуре. Это влечет за собой часто нежелательное понижение значения числа Re, ведущее к выходу системы из области автомодельности. Достаточные данные, характеризующие явление в целом, могут быть получены по резуль-. татам двух групп опытов с выполнением условия автомодельности процесса и нарушением условия Fr = id.em и с выполнением условия Fr = = idem, но с выходом из области автомодельности. [c.72] Вернуться к основной статье