ГРАНИЦЫ УСТОЙЧИВОСТИ ТЕЧЕНИЯ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ ФИЛЬТРЕ Границы устойчивости течения в гидродинамическом фильтре

Опубликовано в Безопасность в техносфере · Том 2, Номер 4 · Страницы 23–29 · Рубрика: Методы и средства обеспечения безопасности
DOI: https://doi.org/10.12737/717
Получено: 06.05.1905 Одобрено: 25.08.2013 Опубликовано: 25.08.2013 Язык публикаций: RUS
Рассмотрено явление потери ламинарной устойчивости течения жидкости в рабочей зоне гидродинамического фильтра с образованием тороидальных вихрей. Представлены расчетные результаты численного моделирования стационарного течения жидкости в зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами при различных граничных условиях. Показано, что наличие отсоса жидкости с поверхности вращающегося внутреннего цилиндра приводит к стабилизации и увеличению запаса устойчивости течения в гидродинамических фильтрах. Определены границы устойчивости течения в зависимости от числа Тейлора, угловой скорости вращающегося цилиндра и скорости отсоса жидкости через его поверхность.
устойчивость течения, вращающийся цилиндр, гидродинамический фильтр, математическое моделирование, вихри Тейлора.
Текст Список литературы
Текст (PDF)
Читать Скачать

1. Введение

Для очистки жидкости от механических загрязнений в промышленности применяются гидродинамические фильтры, одной из разновидностей которых является гидродинамический вибрационный фильтр [1-2]. Принцип действия гидродинамического вибрационного фильтра основан на пропускании жидкости через кольцевой канал, образованный неподвижным цилиндрическим корпусом и вращающейся внутренней фильтровальной перегородкой, совершающей колебания вдоль оси вращения (рис. 1). Вращающаяся фильтровальная перегородка закручивает поток, тем самым обеспечивается центробежная сепарация частиц, снижается нагрузка на фильтровальный материал и увеличивается ресурс работы фильтра. При этом около 7-15% очищаемой жидкости перепускается вдоль фильтровальной перегородки. Благодаря наличию вибрации и продольной составляющей скорости, возникающей при перепуске части потока, гидродинамический вибрационный фильтр обладает возможностью саморегенерации, заключающейся в разрушении слоя осадка и непрерывном его удалении с поверхности фильтровальной перегородки. Исследованию гидродинамического фильтрования посвящено большое количество работ [1-7], однако в настоящее время остается актуальной задача определить границы применимости данного метода очистки жидкости от твердых частиц, в которых сохраняется устойчивость течения. Определение границ устойчивости течения экономически и технологически значимая задача, так как потеря устойчивости приводит к снижению эффективности очистки [7].

1. Девисилов В.А., Мягков И.А. Гидродинамические вибрационные фильтры для регенерации отработанных масел и нефтепродуктов // Экология и промышленность России. - 2005. - Июль. - С. 4-7.

2. Девисилов В.А., Шарай Е.Ю. Гидродинамика течения реологической сложной жидкости в гидродинамическом фильтре // Теоретические основы химической технологии. - 2012. - Т. 46, № 6. - С. 631-638.

3. Финкельштейн З. Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин. - М.: Недра, 1986. - 233 с.

4. Галко С.А., Улюкина Е.А. Гидродинамические фильтрыводоотделители для очистки нефтепродуктов // Международный технико-экономический журнал. - 2011. - №2. - С. 111-115.

5. Валиулин С.С. Моделирование гидродинамических процессов в циклонной части фильтра-сепаратора // Вестник АГТУ. Серия: Морская техника и технология. - 2011. - №3. - С. 72-77.

6. Wereley S.T., Lueptow R.M. Inertial particle motion in a Taylor Couette rotating filter // Phys. Fluids. - V. 11. - Issue 2. - P. 325-334.

7. Мочалин Е.В. Устойчивость течения жидкости снаружи вращающегося сетчатого фильтроэлемента // Вестник Сумского государственного университета. - 2006. - № 12 (96). - С. 23-32.

8. Ландау Л.Д, Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика. - М.: Наука, 1986. - 736 с.

9. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - М.: Наука, 1974. - 712 с.

10. Taylor G.I. Stability of a viscous liquid contained between two rotating cylinders // Phil.Trans. A. 223. - 1923. - P. 289-293.

11. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидродинамика. Ч.2. - М.: Физматгиз, 1963. - 728 с.

12. Cotrell D.L., Pearlstein A.J. Linear stability of spiral and annular Poiseuille flow for small radius ratio // J. Fluid Mech. 2006. V. 547. P. 1-20.

13. Takeuchi D.I., Jankowski D.F. A numerical and experimental investigation of the stability of spiral Poiseuille flow // J. Fluid Mech. 1981. V. 102. P. 101-126.

14. Мочалин Е.В., Мочалина И.Г. Особенности проявления центробежной неустойчивости снаружи вращающегося цилиндра при протоке жидкости через его поверхность // Вестник национального технического университета «ХПИ». - 2010. - № 57. - С. 108-113.

15. Мочалин Е.В. Особенности проявления центробежной неустойчивости вблизи вращающегося проницаемого цилиндра // Вiсник СНУ iм. В.Даля. - 2011. - № 5 (159). Ч. I. - С. 310-316.

16. Максимов Ф.А., Шевелев Ю.Д. Условие периодичности при моделировании течения между вращающимися цилиндрами // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках/ Тезисы докладов XIX Школы-семинара молодых ученых и специалистов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2013. - С. 66-67.

Войти или Создать
* Забыли пароль?