Параметры эжектора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
эффектов. Также спецификой газового потока в химическом лазере является наличие в нем тепловыделения. К тому же многотрубная система эжекции, использующаяся в лазерах для уменьшения общей длины тоже является характерной особенностью.
Все эти обстоятельства вынуждают к тому, чтобы при раiете СВД производить трехмерные раiеты реальных вязких течений с помощью современных программных пакетов, в частности CFX или Fluent. Однако даже такой метод оставляет необходимость в теоретической и экспериментальной верификации полученных результатов - сказывается отсутствие единой теории турбулентности.
Одной из необходимых задач при проектировании эжектора является повышение эффективности смешения с помощью конструктивных решений. Чем интенсивнее происходит смешение, тем лучше расходные характеристики СВД. Улучшение же интенсификации смешения производится посредством формирования в зоне смешения вихрей, для чего используются специальные устройства - щелевые насадки, табы или шевроны. В данной работе мы остановимся на применении шевронов - их особенность состоит в наибольшей эффективности при сильных нераiетностях струи.
Как уже было сказано, одной из важнейших составляющих анализа и раiета СВД является верификация раiетов, полученных с помощью программных пакетов трехмерного моделирования течений. Верификация - это понятие комплексное. Прежде всего она включает в себя проверку состоятельности выбранной модели турбулентности и эмуляции прочих физических параметров. Кроме того, полная верификация не представляется возможной без проведения экспериментальной проверки и подтверждения численных результатов. Таким образом, одной из задач, решаемых в данной работе, является верификация раiетной модели эжектора с шевронами с помощью известных экспериментальных результатов.
Другая важная задача, которую стало возможным решить именно благодаря современным программным пакетам - полная визуализация результатов раiета. Она позволяет наглядно показать качественные преимущества и недостатки разных моделей, на основе чего можно сделать необходимые выводы, избежав громоздких проверочных раiетов. В работе проведена визуализация всех основных параметров газового течения в двух вариантах: модель эжектора с шевронами и без них.
Наконец, в конкретном случае повышения эффективности смешения в эжекторе с применением специальных устройств, необходимо провести точную оценку интенсивности обеспечиваемого смешения. В данной работе для этого был произведен специальный раiет дисперсии концентрации активного и пассивного газов по сечению эжектора, на основе чего были построены графики, позволяющие качественно оценить завершенность смешения.
1. Состояние вопроса, обзор литературы, постановка задачи
Работа эжекторов интенсивно исследовалась в течение многих лет, как об этом свидетельствуют обзоры, в которых даются ссылки более чем на 350 работ, посвященных эжекторам и проблемам, связанными с ними (Российский патент - Патент № 2222849 СВД для сверхзвуковых химических лазеров) [3].
Существует несколько видов усовершенствования эжекторов. В литературе приводится описание конструкции, и результаты экспериментального исследования газового эжектора с одной форкамерой [4], одной камерой смешения и одним регулирующим элементом, но обеспечивающего большую (до 500) степень сжатия. Высоконапорный газ подводится в таком эжекторе через 45 наклонных сверхзвуковых сопл, расположенных вокруг и вдоль камеры смешения по спирали. Кроме большой степени сжатия, такой эжектор имеет на 30% лучшие экономические характеристики, чем известные многоступенчатые эжекторы.
Для получения больших степеней сжатия в газовых и паровых струйных компрессорах традиционно применяются многоступенчатые конструкции. Преимущество многоступенчатых эжекторов перед одноступенчатыми вытекает из непрерывного повышения вдоль камеры смешения статического давления низконапорного газа и смеси, что приводит к снижению скорости высоконапорного газа в последующих ступенях. При этом в эжекторе одновременно снижаются и потери на смешение струй (удар), и потери в скачках уплотнения на выходе из камеры смешения. Проведенные в 1958г. Ю. Н. Васильевым раiеты показали, что с увеличением числа ступеней характеристики идеального многоступенчатого эжектора непрерывно улучшаются. В 1962 г. С.А. Христиановичем и Б.А. Урюковым была разработана теория дифференциального эжектора, т. е. многоступенчатого эжектора с бесконечно большим числом ступеней (рис.1.1.а). В работе С.А. Христиановича и Б.А. Урюкова рассмотрены оптимальные характеристики идеального газового эжектора, необходимые для оценки качества всех газовых эжекторов, а также найдены его некоторые оптимальные геометрические и газодинамические соотношения.
Применяемые в настоящее время системы газовых эжекторов имеют, как правило, ограниченное число ступеней (3-4). Это связано с наличием значительных потерь на трение в длинных камерах смешения и потерь в промежуточных диффузорах. С увеличением числа ступеней эти потери также растут, что снижает эффективность газовых эжекторов с большим числом ступеней и не позволяет реализовать характеристики дифференциального эжектора в конкретных схемах эжекторов.
В струйных компрессорах давно известен и применяется способ уменьшения длины камеры смешения путем подвода активного газа через большое число отдельных сопел. В схемах одноступенчатых эжекторов при цен?/p>