Оценка влияния формы струевыпрямителей на коэффициенты гидравлического сопротивления и однородности потока в канале круглого сечения

Автор: Сергей Юрьевич Нечипорук

Соавторы: Гусев С.В., Арефьев К.Ю., Захаров В.С

Организация: Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова

Для создания равномерного и однородного поля параметров газового потока, таких как скорости и давления в большинстве случаев используют выпрямительные решётки и сетки. Определённую эффективность для достижения равномерного и однородного течения показали выпрямительные устройства, каналы которых имеют преимущественно квадратное сечение – хонейкомбы [1]. Для оценки характеристик подобных устройств проводятся экспериментальные и численные исследования [2]. В нормативном документе [3] приведены рекомендации для выбора типа и некоторых геометрических параметров струевыпрямительных устройств (СУ) на основе приведённых экспериментальных данных. Однако, указанные в [3] рекомендации геометрических параметров и их значений не всегда могут соответствовать требуемой степени неоднородности потока.

В качестве критериев, характеризующих эффективность выпрямительного устройства, применялись коэффициент однородности потока ζ, равный отношению среднерасходной скорости  в рассматриваемом сечении к максимальной скорости , представленный в формуле (1) и коэффициент гидравлического сопротивления ξ, рассчитываемый по формуле (2):

                                                                                (1)

                                                                           (2),

где  – потеря полного давления в СУ или устройстве подготовки потока (УПП),  – продольная составляющая локальной скорости среды в измерительном трубопроводе,  – плотность среды.

Целью настоящей работы являлось сравнение эффективности ряда СУ на примере модельной задачи повышения однородности газового потока в цилиндрическом канале. Проведённое исследование позволило получить зависимости коэффициентов  и ζ от характерных геометрических параметров для каждого СУ. Представлено сравнение трёх СУ: “AMCA”, “Etoile” и “K-Lab NOVA”, линии тока в области трёх рассматриваемых СУ приведены (см. Рис.). В результате, СУ “Etoile” показал наилучшие свойства: при наименьшем коэффициенте  обеспечивается наибольший коэффициент ζ.

1. Дербунович Г.И., Лаврухина С.П., Михайлова Н.П., Репик Е.У., Соседко С.П. Гидравлическое сопротивление хонейкомба // Ученые записки ЦАГИ. 1993. Т.24. №2. С. 107-113.

2. Yujun Li, Zhiyong ZHAO, Chuang LIU, Qi LIU, Lishuai SUN, Junbiao WANG A novel method to eliminate the bending-induced collapse of hexagonal honeycomb // Chinese Journal of Aeronautics. 2023. P.13

3. ГОСТ 8.586.1-2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств 2005. 51 с.