Вихорно струјање у правим дифузорима кружног попречног пресека

Abstract

Овим радом обухваћена су комплексна теоријска и експериментална истраживања вихорних турбулентних струјања, у правим дифузорима кружног попречног пресека. Генератор вихорног струјања, у оквиру овог рада, је обртно коло аксијалног вентилатора, које је постављено у почетном делу кратке цевне деонице кружног попречног пресека на коју се наставља испитивани дифузор. Први циљ истраживања је изучавање карактеристика вихорног струјања у дифузору, односно одређивање односа коефицијента губитака при вихорном струјању са коефицијентом губитака при чисто аксијалном струјању у правим дифузорима кружног попречног пресека. Други циљ, је формирање алгебарског модела турбулентног вихорног струјања, базираног на Рејнолдсовим једначинама и сазнањима о укупним напонима турбулентног струјања до којих се дошло у оквиру истраживања. Укупни напони турбулентног струјања рачунају се на основу просечних вредности величина стања флуида. Просечне вредности одређене су мерењем профила тоталног (укупног) притиска, статичког (струјног) притиска и струјног угла, односно профила обимске и аксијалне компоненте просечне брзине, у различитим пресецима дуж три дифузора (различитих углова ширења), за више различитих режима. Анализом срачунатих укупних напона турбулентног вихорног струјања, добијени су општи изрази и законитости њихових промена по радијусу дуж дифузора. На основу алгебарског модела одређују се поље брзине и притиска у низструјним пресецима дифузора, када су дати гранични и почетни услови нестишљивог струјања флуида...

This doctoral dissertation comprises complex theoretical and experimental investigations of the turbulent swirl flow in conical diffusers. The incompressible swirl flow field is induced by the axial fan runner, which is set in the initial part of the straight pipe section followed by a conical diffuser. The first goal of this research is studying of swirl flow caracteristics in conical diffusers, and determination of the ratio of swirl flow loss coefficients and loss coefficients in pure axial flow in conical diffusers. The second goal is to form an algebraic model for the calculation of turbulent swirl flow, which is based on the Reynolds equations and turbulent stresses determined in the experimental investigations. Turbulent stresses are calculated on the basis of the average values of fluid state parameters. Average values were determined by measuring the profiles of total and static pressure, as well as flow angle, i.e. profiles of the average circumferential and axial velocity components at different sections along the three conical diffuser geometries (various diffuser angles), for different regimes. Аnalysis of calculated turbulent stresses provides general expressions and their distributions along the radius and diffuser axis. Velocity and pressure fields in the downstream sections of the diffuser are determined on the basis of algebraic model, when boundary and initial conditions of incompressible fluid flow are defined...