Аннтация
Введение 3
1 Движение частицы. Коэффициент сопротивления частиц 5
1.1 Т еоретические исследования 5
1.2 Движение одиночной частицы дисперсной фазы 8
1.3 Движение частицы в несущем потоке 12
1.4 Влияние вдува потока массы с поверхности частицы 15
2 Экспериментальное исследование коэффициента сопротивления при вдуве
газа с поверхности сферической частицы 18
2.1 Способы определения коэффициента сопротивления сферической
частицы при вдуве газа с ее поверхности 18
2.2 Методики по определению коэффициента сопротивления твердой
сферы в условиях вдува газа с ее поверхности 22
2.3 Результаты экспериментальных исследований 31
2.4 Анализ полученных экспериментальных данных 34
Заключение 36
Список использованной литературы 38
Интерес к динамике движения частиц дисперсной фазы в потоке газа обусловлен их существенной ролью в целом ряде важных задач прикладного назначения, связанных с двухфазными течениями в энергоустановках, образованием атмосферных осадков, распространением капель топлива при отделении ступеней ракетоносителей, теплообменом при кипении, кавитацией, флотацией и другими технологическими процессами. В указанных задачах важнейшим фактором является режим обтекания частицы дисперсной фазы, определяемый числом Рейнольдса Re.
В зависимости от величины числа Рейнольдса выделяют три основных режима движения одиночной частицы дисперсной фазы: стоксовский, переходный и автомодельный режимы. Каждый из указанных режимов характеризуется соответствующим выражением для коэффициента сопротивления Cd-
Однако, коэффициенты сопротивления твердой сферической частицы получены без учета истечения массы с поверхности частицы.
Актуальность данной работы заключается в том, что существует ряд практических задач, где с поверхности частицы происходит вдув газообразных продуктов испарения и/или горения частицы. В условиях вдува газа с поверхности частицы в несущую среду использование выражений для коэффициента сопротивления приводит к погрешностям при расчете скорости движения частиц. А также большинство работ по исследованию влияния вдува газа с поверхности частицы являются численными.
Целью данной работы является нахождение коэффициента сопротивления твердой сферической частицы при вдуве газа с ее поверхности на основе новых экспериментальных методик, позволяющих оценить с высокой точностью степень влияния интенсивности вдува с поверхности частицы в отсутствие ее ускорения частицы на режим течения.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие
задачи:
1. Проанализировать учебную и научную литературу по теме исследования;
2. Рассмотреть варианты движения частиц;
3. Изучить влияния вдува потока массы с поверхности частицы;
4. Описать способ и методы определения коэффициента
сопротивления при вдуве газа с поверхности сферической частицы;
5. Экспериментально определить коэффициент сопротивления
твердой сферы в условиях вдува газа с ее поверхности;
6. Проанализировать результаты экспериментальных исследований.
Предметом исследования являются движения частиц дисперсной фазы в потоке газа.
Объектом исследования является влияние вдува газа с поверхности твердой сферической частицы на коэффициент сопротивления.
Методы исследования:
• Теоретические: анализ учебной и научной литературы;
• Экспериментальные: экспериментальные определения
коэффициента сопротивления твердой сферы в условиях вдува газа с ее поверхности.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.
В ходе проведенного исследования получены результаты экспериментов по исследованию процесса вдува газа с поверхности частицы на коэффициент сопротивления, позволяющие сделать следующие выводы:
1. при истечении воздуха с поверхности твердой сферы коэффициент аэродинамического сопротивления частицы CD уменьшается по сравнению с величиной CD в отсутствие потока воздуха с поверхности частицы;
2. отклонение коэффициента сопротивления от стандартной кривой сопротивления возрастает по мере увеличения скорости вдува воздуха и уменьшения скорости обдува частицы потоком;
3. При исследовании частицы размером (D=2 см) обнаружено, что в автомодельном режиме при значениях скорости вдуваемого с поверхности частицы ив > и (и > 1) наблюдается большее увеличение коэффициента сопротивления CD, чем при значениях ив < и (U < 1).
Целью данной работы являлось нахождение коэффициента сопротивления твердой сферической частицы при вдуве газа с ее поверхности на основе новых экспериментальных методик, позволяющих оценить с высокой точностью степень влияния интенсивности вдува с поверхности частицы в отсутствие ее ускорения частицы на режим течения.
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
1. Проанализирована учебная и научная литература по теме исследования;
2. Рассмотрены варианты движения частиц;
3. Изучено влияния вдува потока массы с поверхности частицы;
4. Описаны способы определения коэффициента сопротивления при вдуве газа с поверхности сферической частицы;
5. Экспериментально определен коэффициент сопротивления твердой сферы в условиях вдува газа с ее поверхности;
6. Проанализированы результаты
исследований.
