Гідродинамічні та кавітаційні характеристики статичних моделей апаратів зі змінною конфігурацією вхідного каналу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorВітенько, Д. О.
dc.contributor.authorЗварич, Н. М.
dc.date.accessioned2025-04-21T08:37:09Z
dc.date.available2025-04-21T08:37:09Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractЕфективним інструментом для розробки нових, аналізу та порівняння існуючих конструкцій кавітаційних апаратів є чисельні методи розрахунку, переваги яких полягають у можливості визначати раціональні гідродинамічні параметри для різних моделей, без витрат матеріалів та енергії. Питання вдосконалення конструкцій кавітаційних пристроїв для забезпечення стабільного кавітаційного процесу та оптимізації їх роботи в різних технологічних середовищах на сьогодні залишається актуальним, причому одним із ключових аспектів є вплив геометричних характеристик внутрішнього каналу пристрою на формування та розподіл паро-газової фракції, що безпосередньо впливає на ефективність кавітаційного процесу. Аналіз умов виникнення кавітації та порівняння гідродинамічних параметрів та об’ємів парогазової фракції у моделях кавітаційних апаратів з різною геометрією внутрішнього каналу конфузора. Використано чисельне моделювання з використанням модуля Flow Simulation з використанням рівнянь Нав’є-Стокса, рівнянь стану, які визначають фізичні властивості рідини, а також емпіричних залежностей густини, в’язкості та теплопровідності від температури. Було встановлено, що у всіх досліджуваних конструкціях з перешкодами формування парогазової фракції спостерігається за умови Q = 0,002 м3/c. Стабільна кавітація виникає за умови Q = 0,003  м3/с та Рвх = 0,35 МПа, причому об’єм сформованої парогазової фази для моделі з перешкодою у вигляді конуса становить Vп.г = 5,39×10−6 м3, для конструкції зі шнеком – 4,91×10–6 м3, а для апарату з подвійним конусом – 3,77×10−6 м3. Для порівняння, об’єм парогазової фракції для моделі без перешкод становить 2,93×10−6 м3. Аналіз характеру гістограм розподілу парогазової фракції вздовж дифузору показує, що встановлення конусної перешкоди сприяє збільшенню об’єму парогазової фракції вздовж дифузора, забезпечуючи стабільний кавітаційний процес. Шнекова перешкода створює локальні ділянки характерні для пульсацій та зривів. Подвійний конус демонструє менші об’єми парогазової фракції та рівномірне зростання і спадання концентрацій вздовж дифузору. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення та впровадження конструкцій статичних пристроїв, що забезпечують стабільний кавітаційний процес та оптимізацію їхньої роботи в умовах визначених технологічних середовищ.
dc.description.abstractotherNumerical calculation methods are an effective tool for developing new designs and analyzing and comparing existing designs of cavitation devices. The advantage of these methods is the ability to determine rational hydrodynamic parameters for different models without consuming materials and energy. The issue of improving the designs of cavitation devices to ensure a stable cavitation process and optimize their operation in various technological environments remains relevant today. One of the key aspects is the influence of the geometric characteristics of the device’s internal channel on the formation and distribution of the vapor-gas fraction, which directly affects the efficiency of the cavitation process. Objective. To analyze the conditions of cavitation occurrence and compare the hydrodynamic parameters and volumes of the vapor-gas fraction in models of cavitation devices with different geometries of the internal channel of the confuser. Methods. Numerical modeling was performed using the Flow Simulation module with the Navier-Stokes equations, equations of state that determine the physical properties of the fluid, as well as empirical dependences of density, viscosity, and thermal conductivity on temperature. Results. In all the studied structures with obstacles, a vapor-gas fraction is formed at Q = 0.002 m3/s. Stable cavitation occurs at Q = 0.003 m3/s, with the volume of the formed vapor-gas phase for the model with a cone-shaped obstacle being Vv.f. = 5.39×10−6 m3 for the structure with a screw Vv.f. = 4.91×10−6 m3, and for the apparatus with a double cone Vv.f. = 3.77×10−6 m3. For comparison, the volume of the vapor-gas fraction for the model without obstacles is Vv.f. = 2.93×10−6 m3. The analysis of the histograms of the distribution of the vapor-gas fraction along the diffuser shows that installing a cone obstacle increases the volume of the vapor-gas fraction along the diffuser, ensuring a stable cavitation process. The screw obstacle creates localized areas characteristic of pulsations and disruptions. The double cone demonstrates smaller volumes of the vapor-gas fraction and a uniform increase and decrease in concentrations along the diffuser. Conclusions. The obtained results can be used to improve and implement the design of static devices that ensure a stable cavitation process and optimize their operation under the conditions of certain technological environments.
dc.format.pagerangeP. 73-82
dc.identifier.citationВітенько, Д. О. Гідродинамічні та кавітаційні характеристики статичних моделей апаратів зі змінною конфігурацією вхідного каналу / Д. О. Вітенько, Н. М. Зварич // Mechanics and Advanced Technologies. – 2025. – Vol. 9, No. 1(104). – P. 73-82. – Bibliogr.: 22 ref.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2521-1943.2025.9.1(104).318233
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/73447
dc.language.isouk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
dc.publisher.placeKyiv
dc.relation.ispartofMechanics and Advanced Technologies, Vol. 9, No. 1(104)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectгідродинамічна кавітація
dc.subjectпарогазова фракція
dc.subjectгідродинаміка
dc.subjectчислові методи
dc.subjectчисло кавітації
dc.subjecthydrodynamic cavitation
dc.subjectvapor-gas fraction
dc.subjecthydrodynamics
dc.subjectnumerical methods
dc.subjectcavitation number
dc.subject.udc532.528
dc.titleГідродинамічні та кавітаційні характеристики статичних моделей апаратів зі змінною конфігурацією вхідного каналу
dc.title.alternativeHydrodynamic and Cavitation Characteristics of Static Models of Apparatuses with Variable Inlet Channel Configurations
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
73-82.pdf
Розмір:
1.17 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Mechanics and Advanced Technologies, Vol. 9, No. 1(104)