Аэрокосмический научный журнал. 2015; 1: 31-57
Истечение вязкой жидкости через круглые отверстия при малых числах Рейнольдса
https://doi.org/10.7463/aersp.0115.0775178Аннотация
Рассмотрена гидродинамика и исследован процесс истечения минерального масла через круглое отверстие диаметром 0,9 мм с острой входной кромкой, расположенное в удлинённой цилиндрической камере диаметром 20 мм. В процессе эксперимента обнаружен срыв ламинарного режима истечения вязкой жидкости при малом числе Рейноль дса Re = 430, обусловленный кавитацией на острой кромке отверстия. При числа х Рейно ль дса Re > 500 начинается интенсивное пенообразование в свободной струе, обусловленное кромочной кавитацией, и сопровождаемое интенсивным выделением парогазовых пузырьков с их последующим дроблением при ударе струи о торцевую стенку отводящей камеры. Определено численное значение «жизненного» периода существования двухфазной смеси, равное в условиях атмосферного давления окружающего воздуха не менее 30 минут. Установлено, что кавитация в свободной и за топленной струе обусловлена не увеличением скорости в сжатом сечении струи, а особенностями обтекания периферийными струйками острой входной кромки отверстия . Рассмотрена электродинамика процесса истечения вязкой диэлектрической жидкости через отверстие малого диаметра с острой кромкой и подтверждено наличие ранее обнаруженных авторами статьи значительных по размаху высокочастотных электрических сигналов с ложной формы. Результаты выполненных исследований могут быть учтены разработчиками дросселирующих элементов гидравлических устройств автоматики
Список литературы
1. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Особенности истечения жидкостей через отверстия некруглой формы // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 2. С. 1-23. DOI: 10.7463/0215.0758817
2. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Светоизлучение и электрические процессы в кавитирующем потоке минерального масла // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 3. С. 31-62. DOI: 10.7463/0313.0535547
3. Маргулис М.А., Пильгунов В.Н. Свечение и электризация при течении диэлектрически х жидкостей в узком канале // Журнал физической химии. 2009. Т. 83, № 8. С. 1585-1590.
4. Маргулис М.А., Пильгунов В.Н. О механизме возникновения свечения и электризации при течении жидкостей в узком канале // Журнал физической химии. 2009. Т. 83, № 10. С. 1975-1979.
5. Маргулис М.А., Пильгунов В.Н. Механизм свечения и электризации жидкостей при течении в узких каналах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2010. № 1. С. 64-79. Режим доступа:http://vestniken.bmstu.ru/catalog/phys/hidden/129.html (дата обращения 01.12.2014).
6. Корнилова А.А., Высоцкий В.И., Колдомасов А.И., Yang H.I., McConnell D.B., Десятов А.В. Генерация интенсивного направленного излучения при быстром движении струи жидкости сквозь узкие диэлектрические каналы // Поверхность.Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007. № 3. С. 55-60.
7. Папок К.К., Семенидо Е.Г. Моторные и реактивные масла и жидкости. 4-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1963. 704 с.
8. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1982. 224 с.
9. Пильгунов В.Н. Исследование разрывной прочности минерального масла // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 5. С. 1-17. DOI: 10.7463/0512.0370692
10. Deo R.C. Comparative Analysis of Turbulent Plane Jets from a Sharp-Edged Orifice, a Beveled-Edge Orifice and a Radially Contoured Nozzle // Engineering and Technology International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial and Mechatronics Engineering. 2013. Vol. 7, no. 12. P. 1496-1505.
11. De Giorgi M.G., Ficarella A., Tarantino M. Evaluating cavitation regimes in an internal orifice at different temperatures using frequency analysis and visualization // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2013. Vol. 39. P. 160-172. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2012.11.002
Aerospace Scientific Journal. 2015; 1: 31-57
High Viscosity Liquid Flow through the Round Orifices at Small Reynold’s Numbe rs
https://doi.org/10.7463/aersp.0115.0775178Abstract
of volumetric and mass flow at low (150 <Re <800) Reynolds numbers in conditions
of free jet and submerged orifice. Free jet at a speed exceeding 50 m/s strikes a wall, barrier, installed at a distance of 100 diameters of the orifice: the reflection from walls, barriers shot blast, which caused intense foaming and conversion of oil into the two-phase mixture "fluid- combined air." We investigate the "life cycle" of a two-phase mixture: flotation bubbles in a viscous medium, and there was no air passes completely evolved in the dissolved state in a time not exceeding 30 minutes. Volumetric analysis of the foam allowed us to estimate the percentage of volumetric gas content of oil, which was 9% at 240С and atmospheric pressure of 97.5 kPa. An explanation of the possible cause cavitation edge at the end of a viscous fluid through an orifice with a sharp edge - appearance in fluid large tensile forces due to the centrifugal force on the particles of the fluid streams in passing peripheral sharp edge. Experimental research data flow of a viscous fluid in the annular orifice formed sharp edge and the surface of the string. Detected failure mode expiration free jet and conversion shareware transparent laminar jet in the turbulized intensive vo rtex formation cords. At a differential pressure of 0.5 MPa at the opening swing of the electrical signals reaching 100 mV and a width of the frequency range 1.2 ... 12 kHz. The publication refers to a number of fundamental works of "fluid mechanics", given in the bibliography for this
article. The results can be taken into account in the design of throttling elements hydro devices.
References
1. Pil'gunov V.N., Efremova K.D. Osobennosti istecheniya zhidkostei cherez otverstiya nekrugloi formy // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron. zhurn. 2015. № 2. S. 1-23. DOI: 10.7463/0215.0758817
2. Pil'gunov V.N., Efremova K.D. Svetoizluchenie i elektricheskie protsessy v kavitiruyushchem potoke mineral'nogo masla // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron. zhurn. 2013. № 3. S. 31-62. DOI: 10.7463/0313.0535547
3. Margulis M.A., Pil'gunov V.N. Svechenie i elektrizatsiya pri techenii dielektricheski kh zhidkostei v uzkom kanale // Zhurnal fizicheskoi khimii. 2009. T. 83, № 8. S. 1585-1590.
4. Margulis M.A., Pil'gunov V.N. O mekhanizme vozniknoveniya svecheniya i elektrizatsii pri techenii zhidkostei v uzkom kanale // Zhurnal fizicheskoi khimii. 2009. T. 83, № 10. S. 1975-1979.
5. Margulis M.A., Pil'gunov V.N. Mekhanizm svecheniya i elektrizatsii zhidkostei pri techenii v uzkikh kanalakh // Vestnik MGTU im. N.E. Baumana. Ser. Estestvennye nauki. 2010. № 1. S. 64-79. Rezhim dostupa:http://vestniken.bmstu.ru/catalog/phys/hidden/129.html (data obrashcheniya 01.12.2014).
6. Kornilova A.A., Vysotskii V.I., Koldomasov A.I., Yang H.I., McConnell D.B., Desyatov A.V. Generatsiya intensivnogo napravlennogo izlucheniya pri bystrom dvizhenii strui zhidkosti skvoz' uzkie dielektricheskie kanaly // Poverkhnost'.Rentgenovskie, sinkhrotronnye i neitronnye issledovaniya. 2007. № 3. S. 55-60.
7. Papok K.K., Semenido E.G. Motornye i reaktivnye masla i zhidkosti. 4-e izd., pererab. i dop. L.: Khimiya, 1963. 704 s.
8. Al'tshul' A.D. Gidravlicheskie soprotivleniya. 2-e izd., pererab. i dop. M.: Nedra, 1982. 224 s.
9. Pil'gunov V.N. Issledovanie razryvnoi prochnosti mineral'nogo masla // Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana. Elektron. zhurn. 2012. № 5. S. 1-17. DOI: 10.7463/0512.0370692
10. Deo R.C. Comparative Analysis of Turbulent Plane Jets from a Sharp-Edged Orifice, a Beveled-Edge Orifice and a Radially Contoured Nozzle // Engineering and Technology International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial and Mechatronics Engineering. 2013. Vol. 7, no. 12. P. 1496-1505.
11. De Giorgi M.G., Ficarella A., Tarantino M. Evaluating cavitation regimes in an internal orifice at different temperatures using frequency analysis and visualization // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2013. Vol. 39. P. 160-172. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2012.11.002
