Матвиенко О.В.

УДК 621.928.37

МАТВИЕНКО ОЛЕГ ВИКТОРОВИЧ, докт. физ.-мат. наук, профессор,

matvolegv@mail.ru

БАЗУЕВ ВИКТОР ПАВЛОВИЧ, ст. научный сотрудник,

matvolegv@mail.ru

СМИРНОВА НАТАЛЬЯ ГЕННАДЬЕВНА, инженер,

matvolegv@mail.ru

ПУШКАРЕВА ГАЛИНА ВЕНИАМИНОВНА, канд. физ.-мат. наук, доцент,

tng@stlab.tomsk.ru

ДУЛЬЗОН НАТАЛЬЯ КОНСТАНТИНОВНА, аспирант,

tng@stlab.tomsk.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ИССЛЕДОВАНИЕ  СМЕШЕНИЯ  КОАКСИАЛЬНЫХ  ЗАКРУЧЕННЫХ  ПОТОКОВ  ДЛЯ  ПРИГОТОВЛЕНИЯ  БИТУМНЫХ  ДИСПЕРСНЫХ  СИСТЕМ

В работе рассматриваются результаты исследования структуры течения и смешения двух коаксиальных закрученных потоков вязкой жидкости для приготовления битумных дисперсных систем. Анализ поля течения позволяет сделать вывод, что наибольшего качества смешения можно добиться путем организации в потоке рециркуляционной зоны, в которую будут вовлечены оба потока. Для потоков с соотношением среднерасходных скоростей это достигается при совместной сонаправленной закрутке.

Ключевые слова: битум;тепломассообмен; диффузия; давление; турбулентность; температура; закрутка; вязкая жидкость; диссипация.

Библиографический список

  1. Дик, И.Г. Некоторые закономерности теплообмена внутренних закрученных потоков / И.Г. Дик, О.В. Матвиенко // Известия СО АН СССР. Сер. техн. наук, 1989. Вып. 3. – С. 40–43.
  2. Дик, И.Г. Теплообмен закрученных потоков с объемным источником тепла / И.Г. Дик, О.В. Матвиенко // Журнал прикладной механики и технической физики. – 1989. – № 5. – С. 113–116.
  3. Дик, И.Г. Теплообмен в закрученном потоке при наличии эндотермической реакции / И.Г. Дик, О.В. Матвиенко // Теплофизика высоких температур. – 1990. –№ 2. – С. 190–191.
  4. Базуев, В.П. Моделирование процесса модифицирования битума в кавитационно-смесительном диспергаторе / В.П. Базуев, О.В. Матвиенко, В.Л. Вороненко // Вестник Томского государственного архитекурно-строительного университета. – 2010. – № 4. – С. 121–128.
  5. Исследование процесса модификации битума в инжекторном смесителе / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.Г. Туркасова, А.И. Байгулова // Вестник Томского государственного архитекурно-строительного университета. – 2013. – № 3. – С. 202–213.
  6. Матвиенко, О.В. Математическое моделирование течения закрученного потока псевдопластической жидкости в цилиндрическом канале / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.К. Южанова // Инженерно-физический журнал. – 2011. – Т. 84. – № 3. – С. 544–547.
  7. Матвиенко, О.В. Расчет режимов сжигания газа в противоточной вихревой камере / О.В. Матвиенко, В.А. Архипов, И.Г. Дик //Сибирский физико-технический журнал. – 1991. – Вып. 4. – С. 85–89.
  8. Дик, И.Г. Расчет режимов сжигания закрученного газового потока в трубчатом реакторе идеального вытеснения / И.Г. Дик, О.В. Матвиенко // Физика горения и взрыва. – 1991. – № 2. – С. 89–94.
  9. Дик, И.Г. Теплообмен и горение закрученного потока в реакторе идеального вытеснения / И.Г. Дик, О.В. Матвиенко // Инженерно-физический журнал. – 1991. – Т. 60. – № 2. – С. 217–225.
  10. Архипов, В.А. Нестационарные процессы горения в канале при закрутке газового потока и ее прекращении / В.А. Архипов, О.В. Матвиенко // Физика горения и взрыва. – 1999. – Т. 35. – № 4. – C. 33–40.
  11. Численное моделирование распада турбулентной струи в спутном закрученном потоке / О.В. Матвиенко, А.К. Эфа, В.П. Базуев, Е.В. Евтюшкин // Изв. вузов. Физика. Тематический выпуск «Прикладные проблемы сплошных сред». – Т. 49. – 2006. – № 6. – С. 96–107.
  12. Численное исследование структуры течения и теплообмена при течении битумно-дисперсных систем в цилиндрических каналах / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.К. Дульзон, Н.Г. Смирнова, М.В.Агафонова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2014. – № 2 (43). – С. 80–93.
  13. Гупта, А. Закрученные потоки / А. Гупта, Д. Лилли, Н. Сайред. – М. : Мир, 1987.
  14. Jones, W.P. The calculation of low Reynolds number phenomena with a two-equation model of turbulence / W.P. Jones, B.E. Launder // Int. J. of Heat Mass Transfer, 16. – 1973. – Р. 1119–1130.
  15. Launder, B.E. The numerical computation of turbulent flows / B.E. Launder, D.B. Spalding // Computational Methods of Applied Mechanical Engineering. – 1974. – V. 3. – P. 269–289.
  16. Матвиенко, О.В. Численное исследование перехода к турбулентному режиму течения внутренних закрученных потоков битумных вяжущих / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.К. Южанова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2013. – № 2. – С. 132–143.
  17. Матвиенко, О.В. Анализ моделей турбулентности и исследование структуры течения в гидроциклоне / О.В. Матвиенко // Инженерно-физический журнал. – 2004. – Т. 77. – № 2. – С. 58–64.
  18. Piquet, J. Turbulent Flows: Models and Physics / J. Piquet. – Berlin : Springer, 1999.
  19. Ferziger, J.H. Computational Methods for Fluid Dynamics / J.H. Ferziger, M. Perič. – Berlin : Springer, 1996. – 390 p.
  20. Versteeg, H.K. An Introduction to Computational Fluid Dynamics / H.K. Versteeg, W. Malalasekera. Longman, London, 1998. – 257 p.
  21. Патанкар, С. Численные методы решения задач тепломассообмена и динамики жидкости / С. Патанкар. – М. : Энергоатомиздат, 1983.

______________________________ 

OLEG V. MATVIENKO, DSc, Professor,

matvolegv@mail.ru

VIKTOR P. BAZUEV, Senior Research Assistant,

matvolegv@mail.ru

NATAL'YA G. SMIRNOVA, Engineer,

matvolegv@mail.ru

GALINA V. PUSHKAREVA, PhD, A/Professor,

tng@stlab.tomsk.ru

NATAL'YA K. DUL'ZON, Research Assistant,

tng@stlab.tomsk.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

A  STUDY  OF  MIXING  COAXIAL  SWIRLING  FLOWS  FOR  PREPARATION  OF  ASPHALT  DISPERSION  SYSTEMS

The paper presents the investigation results of flow and mixing structures of two coaxial turbulent viscous flows for preparation of asphalt dispersion systems. The analysis of the flow field resulted in a conclusion that the highest quality of blending can be achieved by forming a recirculation zone in the flow which involves the two flows. For average flow rate of this can be achieved by a combined co-directional swirl.

Keywords: bitumen; heat and mass transfer; diffusion; pressure; turbulence; temperature; swirl; viscous fluid; dissipation.

References

  1. Dik, I.G., Matvienko O.V. Nekotorye zakonomernosti teploobmena vnutrennikh zakruchennykh potokov [Certain principles of heat transfer in internal turbulent flows]. Proceedings of the SB USSR Academy of Sciences, 1989. No. 3. Pp. 40–43. (rus)
  2. Dik I.G., Matvienko O.V. Teploobmen zakruchennykh potokov s ob"emnym istochnikom tepla [Heat transfer in swirling flows with spatial heat source]. J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1989. No. 5. Рр. 113–116. (rus)
  3. Dik I.G., Matvienko O.V. Teploobmen v zakruchennom potoke pri nalichii endotermicheskoi reaktsii [Heat transfer in a swirling flow under conditions of an endothermic reaction]. High Temperature, 1990. No. 2. Рр. 190–191. (rus)
  4. Bazuyev, V.P., Matviyenko O.V., Voronenko V.L. Modelirovaniye protsessa modifitsirovaniya bituma v kavitatsionno-smesitelnom dispergatore [Modeling of bitumen modification in a cavitation mixing dispersing agent]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2010. No. 4. Pp. 121–128. (rus)
  5. Matvienko O.V., Bazuyev V.P., Turkasova N.G., Baigulova A.I. Issledovanie protsessa modifikatsii bituma v inzhektornom smesitele [Investigation of bitumen modification in injector mixer].Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 3. Рр. 202–213. (rus)
  6. Matvienko O.V., Bazuyev V.P., Yuzhanova N.K. Matematicheskoe modelirovanie techeniya zakruchennogo potoka psevdoplasticheskoi zhidkosti v tsilindricheskom kanale [Mathematical modeling of pseudoplastic swirling fluid in cylindrical channel]. J. Eng. Phys. and Thermophys., 2011. V. 84. No. 3. Рр. 544–547. (rus)
  7. Dik I.G., Matvienko O.V., Arkhipov V.A. Raschet rezhimov szhiganiya gaza v protivotochnoi vikhrevoi kamere [Calculation of gas-combustion regimes in a counter-swirl chamber]. Siberian Physics and Technics  Journal, 1991, No. 4. Рр. 85–89. (rus)
  8. Dik I.G., Matvienko O.V. Raschet rezhimov szhiganiya zakruchennogo gazovogo potoka v trubchatom reaktore ideal'nogo vytesneniya [Calculation of swirling gas flow combustion modes in tubular plug-flow reactor]. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 1991. No. 2. Рр. 89–94. (rus)
  9. Dik I.G., Matvienko O.V. Teploobmen i gorenie zakruchennogo potoka v reaktore ideal'nogo vytesneniya [Heat transfer and swirling flow combustion in a tubular plug-flow reactor].J. Eng. Phys. and Thermophys.,1991. V. 60. No. 2. Рр. 217–225. (rus)
  10. Arkhipov V.A., Matvienko O.V. Nestatsionarnye protsessy goreniya v kanale pri zakrutke gazovogo potoka i ee prekrashchenii [Non-stationary combustion processes in channel at flow swirling and its termination]. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 1999. V. 35.  No. 4.Рр. 33–40. (rus)
  11. Matvienko O.V., Efa A.K., Bazuev V.P., Evtyushkin E.V. Chislennoe modelirovanie raspada turbulentnoi strui v sputnom zakruchennom potoke [Numerical simulation of the collapse of a turbulent jet in the wake swirling flow]. Russian Physics Journal. Special issue ‘Applied problems of continuum’, 2006. V. 49. No. 6. Рр. 96–107. (rus)
  12. Matvienko O.V., Bazuev V.P., Dul’zon N.K., Smirnova N.G., Agafonova M.V. Chislennoe issledovanie structury techenia I teploobmena pri techenii bitumno-dispersnyh system v kanalah [Numerical investigation of flow structure and heat exchange of swirling flows pf disperse bitumen system in cylindrical channels]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2014. No. 2. Pp. 80–93. (rus).
  13. GuptaA.K., Lilley D.G., SyredN. SwirlFlows,Moscow: Mir, 1987. (transl.fromEngl.)
  14. Jones W.P., Launder B.E. Thecalculationoflow-Reynolds-number phenomenawithatwo-equationmodelofturbulence, Int. J. of Heat Mass Transfer, 1973. No. 16. Pp. 1119–1130.
  15. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1974. No. 3. Pp. 269–289.
  16. Matvienko O.V., Bazuev V.P., Yuzhanova N.K. Chislennoye issledovaniye perekhoda k turbulentnomu rezhimu techeniya vnutrennikh zakruchennykh potokov bitumnykh vyazhushchikh [Computational investigation of internal swirl flows of asphalt binders transited to a turbulent flow]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 2. Pp. 132–143. (rus)
  17. Matvienko O.V. Analiz modelei turbulentnosti i issledovanie struktury techeniya v gidrotsiklone[Analysis of turbulence models and investigation of flow structure in hydrocyclone]. J. Eng. Phys. and Thermophys., 2004. V. 77. No. 2. Pp. 58–64. (rus)
  18. Piquet J. Turbulent flows, Models and Physics, Berlin: Springer, 1999.
  19. Ferziger J.H., Perič, M. Computational methods for fluid dynamics, Berlin: Springer, 1996. 390 p.
  20. Versteeg H.K., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics, Longman, London, 1998. 257 p.
  21. Patankar S.V. Numericalheat transfer and fluid flow, Energoatomizdat, 1983. (transl.fromEngl.

Статья | (385 Кб)