Матвиенко О.В.

УДК 621.928.37

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

matvolegv@mail.ru

БАЗУЕВ ВИКТОР ПАВЛОВИЧ, ст. научный сотрудник,

slab@mail.tomsknet.ru

ВЕНИК ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, зав. лабораторией,

slab@mail.tomsknet.ru

СМИРНОВА НАТАЛЬЯ ГЕННАДЬЕВНА, инженер,

slab@mail.tomsknet.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ЧИСЛЕННОЕ  ИССЛЕДОВАНИЕ  ПРОЦЕССА  ОБРАЗОВАНИЯ  КАВИТАЦИОННЫХ  ПУЗЫРЬКОВ  В  СМЕСИТЕЛЬНОМ  УСТРОЙСТВЕ

В работе исследован процесс образования кавитационных пузырьков в кавитационно-смесительном диспергаторе. Установлено, что формирование зоны кавитации осуществляется в области пережима канала, где происходит значительное увеличение скорости потока и, соответственно, уменьшение давления. Проведенные расчеты показали, что для рассматриваемых режимных условий оптимальное пересжатие, обеспечивающее устойчивое существование зоны кавитации, лежит в диапазоне . С повышением температуры происходит увеличение размеров кавитационной зоны. При температуре жидкости, близкой к температуре кипения (К), кавитационная зона локализуется не только в области пересжатия канала, но и распространяется вниз по потоку, занимая достаточно большую часть кавитационно-смесительного диспергатора.

Ключевые слова: кавитация; турбулентность; вязкая жидкость; гидродинамика.

Библиографический список

  1. Исследование процесса модификации битума в инжекторном смесителе / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.Г. Туркасова, А.И. Байгулова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2013. – № 3. – С. 202–213.
  2. Численное моделирование распада турбулентной струи в спутном закрученном потоке / О.В. Матвиенко, А.К. Эфа, В.П. Базуев, Е.В. Евтюшкин // Известия вузов. Физика. Т. 49. – 2006. – № 6. – С. 96–107.
  3. Базуев, В.П. Моделирование процесса модифицирования битума в кавитационно-смесительном диспергаторе / В.П. Базуев, О.В. Матвиенко, В.Л. Вороненко // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2010. – № 4. – С. 121–128.
  4. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. – М. : Наука, 1974. – 712 с.
  5. 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.
  6. 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. – 1973. – 16. – P. 1119–1130.
  7. 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.
  8. Piquet, J. Turbulent Flows: Models and Physics / J. Piquet. – Berlin: Springer, 1999. – 390 р.
  9. Гупта, А. Закрученные потоки / А. Гупта, Д. Лилли, Н. Сайред. – М. : Мир, 1987. – 588 с.
  10. Халатов, А.А. Теория и практика закрученных потоков / А.А. Халатов. – Киев : Наукова Думка, 1989. – 192 с.
  11. Матвиенко, О.В. Исследование динамики пузырька в закрученном потоке нелинейно-вязкой жидкости / О.В. Матвиенко, М.В. Агафонцева, В.П. Базуев // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2012. – № 4. – С. 144–156.
  12. 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.
  13. Матвиенко, О.В. Математическое моделирование течения закрученного потока дилатантной жидкости в цилиндрическом канале / О.В. Матвиенко, В.П. Базуев, Н.К. Южанова // Инженерно-физический журнал. – 2014. – Т. 87. – № 1. – С. 192–199.
  14. Матвиенко, О.В. 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.
  15. Кнэпп, Р. Кавитация / Р. Кнэпп, Дж. Дейли, Ф. Хэммит. – М. : Мир, 1974. – 678 с.

 ______________________________

OLEG V. MATVIENKO, DSc, Professor,

matvolegv@mail.ru

VICTOR P. BAZUEV, Senior Research Assistant,

slab@mail.tomsknet.ru

VLADIMIR N. VENIK, Head of laboratory,

slab@mail.tomsknet.ru

NATALYA G. SMIRNOVA, Engineer,

slab@mail.tomsknet.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

COMPUTATIONAL  INVESTIGATION  OF  CAVITATION  IN  CAVITATION  DISPERSER

The paper presents investigation of cavitation process in a cavitation disperser. It is shown that cavitation zone is formed in the channel pinch area where the significant increase of flow rate and decrease of pressure are observed. Calculations showed that for the given operation modes the optimal pinch value ranges between 0,5 < rmin/R < 0,65. The size of cavitation zone increases with the temperature increase,. At a liquid temperature close to the boiling point (T= 365 K), the cavitation zone is localized not only in the pinch area but also extends downstream and occupies a greater part of the cavitation disperser.

Keywords: cavitation; turbulence; viscous fluid; hydrodynamics.

References

  1. 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. 202–213. (rus)
  2. 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. 49. No. 6. 96–107. (rus).
  3. 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)
  4. Schlichting G. Boundary layer theory. New York, McGraw Hill Book Company, 1968.
  5. 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)
  6. Jones W.P., Launder B.E. The calculation of low Reynolds number phenomena with a two-equation model of turbulence. Int. J. of Heat Mass Transfer, 16, 1973. Pp. 1119–1130.
  7. 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)
  8. Piquet J. Turbulent Flows: Models and Physics. Berlin: Springer, 1999.
  9. GuptaA.K., LilleyD.G., SyredN. SwirlFlows.Moscow : Mir, 1987. (transl.fromEngl.)
  10. Khalatov A.A. Theory and practice of swirling flows, Kiev, Naukova Dumka, 1989.
  11. Matvienko O.V., Agafontseva M.V., Bazuev V.P. Issledovanie dinamiki puzyr’ka v zakruchennom potoke nelineino-viazkoi zhidkosti [Investigations of the dynanics of a bubble in a swirling flow of a nonlinear viscous fluid]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2012. No. 4. Pp. 144–156. (rus).
  12. 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. 544–547. (rus)
  13. Matvienko O.V., Bazuev V.P., Dul’zon N.KMatematicheskoe modelirovanie techeniya zakruchennogo potoka dilatantnoi zhidkosti v tsilindricheskom kanale [Mathematical modeling of dilatant swirling fluid in cylindrical channel]. J. Eng. Phys. and Thermophys., 2014. V. 87. No. 1. 192–199. (rus)
  14. 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).
  15. Knapp R.T., Daily J.W., Hammitt F.G. Cavitation. New York: Mc Graw Hill Book Company, 1970.

Статья | (510 Кб)