Введение
ГЛАВА 1. Структура течения в вихревой трубе 11
1.1 Принцип действия вихревой трубы 11
1.2 Экспериментальные исследования эффекта Ранка-Хилша 13
1.2.1 Среднеинтегральные характеристики вихревых труб 13
1.2.2 Макроструктура потока в вихревой трубе 17
1.3 Теоретические исследования вихревого эффекта 24
1.4 Математическое моделирование вихревого эффекта 26
ГЛАВА 2. Математическая модель процессов закрученных потоков в вихревых трубах 30
2.1 Особенности моделирования турбулентных течений 30
2.2 Выбор уравнений математической модели 31
2.2.1 Уравнения движения 31
2.2.2 Уравнение неразрывности 33
2.2.3 Уравнение энергии 34
2.2.4 Модель турбулентности 34
2.2.5 Уравнение состояния 37
2.2.6 Критериальная база подобия течений в вихревых трубах 41
2.3 Решение системы уравнений математической модели 46
2.3.1 Расчетная сетка, начальные и граничные условия 46
2.3.2 Оценка погрешности численного эксперимента 48
2.3.3 Результаты решения математической модели с учетом турбулентности течения газа в вихревой трубе 49
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование термогазодинамических параметров потока в вихревой трубе 65
3.1 Цель экспериментальных исследований 65
3.2 Экспериментальный стенд 66
3.2.1 Объект испытаний 66
3.2.2 Схема измерений режимных параметров вихревой трубы 68
3.3 Средства измерений и их метрологическая оценка 69
3.3.1 Гребенки термопар 71
3.3.2 Мерная шайба входного канала 71
3.3.3 Система сбора и записи информации 72
3.3.4 Тарировка средств измерений . 73
3.3.5 Оценка погрешности экспериментального исследования 77
3.4 Обработка экспериментальных данных 78
3.5 Анализ результатов экспериментального исследования 79
3.5.1. Интегральные характеристики работы вихревой трубы 79
3.5.2 Моделирование двухступенчатой системы вихревых труб 86
3.5.3 Радиальные поля полной температуры 87
3.5.4 Сравнение экспериментальных данных и результатов расчета математической модели 90
ГЛАВА 4. Имитационная модель системы охлаждения термобарокамеры 94
4.1 Упрощенная физическая модель 95
4.2 Имитационная модель вихревого эффекта 98
4.3 Методика расчета основных геометрических параметров вихревой системы охлаждения 100
4.4 Проектирование системы охлаждения ТБК 103
4.5 Анализ параметров системы охлаждения 106
4.6 Сравнительный анализ аммиачной и вихревой систем охлаждения 111
Заключение 112
Результаты и выводы 114
Список литературы
