Параметры эжектора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
о поперечным распределениям массовой доли (рисунки 3.15-3.16) оказывается, что в варианте без шевронов в последнем сечении (горло эжектора) наблюдается даже более равномерное смешивание газов, чем при использовании шеврона. Тем не менее, следует помнить, что приоритетным критерием при раiете эжектора является не равномерность смешения, а величина коэффициента эжекции и степень сжатия, по которым конструкция с шевронами представляется более выгодной.
Кроме того, поперечные распределения числа Маха, концентрации и кинетической энергии турбулентности показывают сложную картину смешения по совокупности угловых секторов. Наблюдается образование вихревой конфигурации смешения, происходящей более интенсивно по сравнению со стандартной кольцевой схемой эжектора без шевронов. На рис. 3.17 мы видим более высокое распределение числа Маха, особенно в первых двух сечениях, что способствует повышению величины коэффициента эжекции. Кроме того, любопытно сравнение поперечных распределений кинетической энергии турбулентности (рисунки 3.19-3.20) - в варианте с шевронами возрастание турбулентности явно сдвинуто вперед, однако её падение происходит даже раньше, чем при стандартной конструкции.
Также приведены поперечные распределения векторов скорости (рисунки 3.21-3.26), которые показывают интересующие нас аспекты смешения - обмен импульсами. По ним детально видно влияние шевронов на образование завихрений и усложнение конфигурации смешения. А по специально построенной картине изоповерхностей концентрации активного и пассивного газа (рисунки 3.27-3.28) полностью визуально определена область смешения и преимущество конструкции с шевронами.
3.3 Оценка завершенности смешения
С помощью функции поперечной дисперсии концентрации активного и пассивного газов, были сняты значения дисперсии в нескольких характерных сечениях эжектора для двух вариантов конструкции и построены графики её зависимости от расстояния от среза сопла. Дисперсия вычислялась посредством введенной функции:
Где n - концентрация газа, S - площадь плоскости, на которой iитается дисперсия, MO(n) - мат. ожидание концентрации газа, которое определялось по формуле:
Величина дисперсии нормировалась по сумме величин мат. ожиданий концентраций активного и пассивного газов (рисунки 3.29-3.30, соответственно), а также отдельно по мат. ожиданию активного и пассивного газов (рис. 3.31-3.32, соответственно).
Рисунок 3.29
Рисунок 3.30
эжектор шеврон смешение сетка
Рисунок 3.31
Рисунок 3.32
Дисперсия определялась через характерные равные расстояния, равные 68 мм, в тех же сечениях, в которых определялись поперечные распределение в разделе 4.2. По оси Y отложена безразмерная величина нормированной дисперсии, по оси Х - расстояние от среза сопла в калибрах, равных Dср=56,6 мм. Как видно из рисунков, несмотря на некоторое превосходство по малости дисперсии концентрации активного газа в средних сечениях (рисунки 3.29, 3.31) в конструкции с шевронами, в целом она проигрывает по этому показателю стандартной конструкции, особенно в сечении горла. Как упоминалось выше, аналогичные результаты показывает анализ поперечных распределений массовой доли активного газа.
Учитывая известный выигрыш конструкции с шевронами в коэффициенте эжекции, из этого можно сделать вывод, что в качестве критерия оценки качества смешения нельзя использовать функции концентрации или массовой доли - они не дают нужного результата. Для успешного анализа эффективности конструкции эжектора необходимо искать некоторый новый критерий, близкий, очевидно, не к характеристикам смешения, а к процессу обмена импульсами и количеством движения, который и обуславливает эффективность эжекторного смешения.
Рисунок 3.33
Рисунок 3.34
В ходе обозначенного выше поиска, в качестве критерия была также опробована величина произведения ?*? (плотности на проекцию скорости потока) и ?*?^2. Полученный результат (на рисунках 3.33-3.34) позволяет говорить о большем соответствии анализу эффективности течения, однако в сечении горла снова наблюдается некоторый выигрыш у конструкции без шевронов. Можно сделать предположение о том, что анализировать процесс смешения с помощью единого критерия возможно только в определенной области внутри камеры смешения (до горла). Однако необходимо отметить, что вопрос поиска наилучшего критерия остается открытым.
Заключение
Цель работы состояла в разработке методики раiета и улучшения параметров эжектора, верификации и обработке результатов численного моделирования, и поиске наилучшего критерия для оценки эффективности смешения.
Задачи были успешно выполнены, и был получен следующий результат.
1.Примененная раiетная модель эжектора была верифицирована и проверена на соответствие реальному прототипу посредством сравнения обратной степени сжатия в нескольких характерных точках. Анализ показал, что при надлежащей точности сетки отличия составили не более 1%, что доказывает полную применимость данной модели.
2.С помощью средств CFX была проведена детальная визуализация течения. Полученные результаты показали подробную схему получаемого при использовании шевронов звездообразного смешения, а также позволили наглядно определить получаемое преимущество в степени сжатия и проанализировать течение по разным парамет