Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Jūsų naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą. Kad užtikrintumėte geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, siekdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodysime be stilių ir „JavaScript“.
Eksperimentai buvo atlikti stačiakampiame kanale, užblokuotame keturių pasvirusių cilindrinių strypų skersinėmis linijomis. Slėgis centrinio strypo paviršiuje ir slėgio kritimas kanale buvo matuojami keičiant strypo polinkio kampą. Buvo išbandyti trys skirtingo skersmens strypų mazgai. Matavimo rezultatai analizuojami taikant impulso tvermės principą ir pusiau empirinius svarstymus. Sugeneruoti keli invariantiniai bedimensinių parametrų rinkiniai, kurie susieja slėgį kritinėse sistemos vietose su būdingais strypo matmenimis. Nustatyta, kad daugumai Eulerio skaičių, apibūdinančių slėgį skirtingose ​​vietose, galioja nepriklausomumo principas, t. y. jei slėgis yra bedimensinis, naudojant įleidimo greičio statmens strypui projekciją, rinkinys nepriklauso nuo polinkio kampo. Gauta pusiau empirinė koreliacija gali būti naudojama panašiai hidraulikai projektuoti.
Daugelį šilumos ir masės perdavimo įrenginių sudaro modulių, kanalų ar elementų rinkinys, per kurį skysčiai teka daugiau ar mažiau sudėtingose ​​vidinėse struktūrose, tokiose kaip strypai, buferiai, įdėklai ir kt. Pastaruoju metu vėl atsirado susidomėjimas geriau suprasti mechanizmus, siejančius vidinį slėgio pasiskirstymą ir jėgas, veikiančias sudėtingus vidinius elementus, su bendru modulio slėgio kritimu. Be kita ko, šį susidomėjimą paskatino medžiagų mokslo naujovės, skaičiavimo galimybių plėtra skaitmeniniam modeliavimui ir didėjanti įrenginių miniatiūrizacija. Naujausi eksperimentiniai slėgio vidinio pasiskirstymo ir nuostolių tyrimai apima įvairių formų briaunomis šiurkščius kanalus 1 , elektrocheminius reaktoriaus elementus 2 , kapiliarų susiaurėjimą 3 ir grotelių karkaso medžiagas 4 .
Dažniausios vidinės struktūros, ko gero, yra cilindriniai strypai per modulių blokus, sujungti arba izoliuoti. Šilumokaičiuose ši konfigūracija būdinga apvalkalo pusei. Apvalkalo pusės slėgio kritimas yra susijęs su šilumokaičių, tokių kaip garo generatoriai, kondensatoriai ir garintuvai, konstrukcija. Neseniai atliktame tyrime Wang ir kt. 5 nustatė pakartotinio prijungimo ir bendro atjungimo srauto būsenas tandeminėje strypų konfigūracijoje. Liu ir kt. 6 išmatavo slėgio kritimą stačiakampiuose kanaluose su įmontuotais dvigubais U formos vamzdžių pluoštais su skirtingais polinkio kampais ir sukalibravo skaitmeninį modelį, imituojantį strypų pluoštus su porėta terpe.
Kaip ir tikėtasi, cilindrų bloko hidraulinį našumą veikia daug konfigūracijos veiksnių: išdėstymo tipas (pvz., išdėstytas pakopomis ar linijinis), santykiniai matmenys (pvz., žingsnis, skersmuo, ilgis) ir polinkio kampas ir kt. Keletas autorių daugiausia dėmesio skyrė bedimensinių kriterijų, kuriais remiantis būtų galima projektuoti ir atsižvelgti į bendrą geometrinių parametrų poveikį, paieškai. Neseniai atliktame eksperimentiniame tyrime Kim ir kt. pasiūlė efektyvų poringumo modelį, kuriame kaip valdymo parametrą naudojamas elementariosios gardelės ilgis, tandeminės ir pakopinės matricos bei Reinoldso skaičiai nuo 103 iki 104. Snarski tyrė, kaip galios spektras, gaunamas iš akselerometrų ir hidrofonų, pritvirtintų prie cilindro vandens tunelyje, kinta priklausomai nuo srauto krypties polinkio. Marino ir kt. tyrė sienelės slėgio pasiskirstymą aplink cilindrinį strypą oro sraute su posūkiu. Mityakov ir kt. nubraižė greičio lauką po cilindro su posūkiu, naudodami stereo PIV. Alamas ir kt. 11 atliko išsamų tandeminių cilindrų tyrimą, daugiausia dėmesio skirdami Reinoldso skaičiaus ir geometrinio santykio įtakai sūkurio išsiskyrimui. Jie sugebėjo nustatyti penkias būsenas: užrakinimą, protarpinį užrakinimą, neužrakinimą, subharmoninį užrakinimą ir šlyties sluoksnio pakartotinio pritvirtinimo būsenas. Naujausi skaitmeniniai tyrimai parodė, kad sraute per riboto posūkio cilindrus susidaro sūkurinės struktūros.
Apskritai tikimasi, kad elementariosios ląstelės hidraulinis našumas priklausys nuo vidinės struktūros konfigūracijos ir geometrijos, paprastai kiekybiškai įvertinamos empirinėmis konkrečių eksperimentinių matavimų koreliacijomis. Daugelyje įrenginių, sudarytų iš periodinių komponentų, srauto modeliai kartojasi kiekvienoje ląstelėje, todėl informacija, susijusi su reprezentatyviosiomis ląstelėmis, gali būti naudojama bendram konstrukcijos hidrauliniam elgesiui išreikšti naudojant daugiamačius modelius. Šiais simetriniais atvejais specifiškumo laipsnis, su kuriuo taikomi bendrieji išsaugojimo principai, dažnai gali būti sumažintas. Tipiškas pavyzdys yra išleidimo lygtis diafragminei plokštelei 15. Ypatingu pasvirusių strypų atveju, tiek uždarame, tiek atvirame sraute, įdomus kriterijus, dažnai minimas literatūroje ir naudojamas projektuotojų, yra dominuojantis hidraulinis dydis (pvz., slėgio kritimas, jėga, sūkurio išsiskyrimo dažnis ir kt.), su kuriuo reikia liestis) srauto komponentui, statmenam cilindro ašiai. Tai dažnai vadinama nepriklausomumo principu ir daro prielaidą, kad srauto dinamiką pirmiausia lemia įtekėjimo normalioji komponentė ir kad ašinės komponentės, suderintos su cilindro ašimi, poveikis yra nereikšmingas. Nors literatūroje nėra sutarimo dėl šio kriterijaus galiojimo diapazono, daugeliu atvejų jis pateikia naudingus įverčius eksperimentinio neapibrėžtumo ribose. tipiška empirinėms koreliacijoms. Naujausi nepriklausomo principo pagrįstumo tyrimai apima sūkurio sukeltą vibraciją16 ir vienfazę bei dvifazę vidutinę pasipriešinimo jėgą417.
Šiame darbe pateikiami kanalo su keturių pasvirusių cilindrinių strypų skersine linija vidinio slėgio ir slėgio kritimo tyrimo rezultatai. Išmatuokite tris skirtingo skersmens strypų mazgus, keisdami polinkio kampą. Bendras tikslas yra ištirti mechanizmą, kuriuo slėgio pasiskirstymas strypo paviršiuje yra susijęs su bendru slėgio kritimu kanale. Eksperimentiniai duomenys analizuojami taikant Bernulio lygtį ir judesio kiekio tvermės principą, siekiant įvertinti nepriklausomumo principo pagrįstumą. Galiausiai generuojamos bedimensės pusiau empirinės koreliacijos, kurias galima naudoti projektuojant panašius hidraulinius įrenginius.
Eksperimentinę konfigūraciją sudarė stačiakampė bandymo sekcija, į kurią oro srautas buvo tiekiamas ašinio ventiliatoriaus. Bandymo sekciją sudaro įrenginys, sudarytas iš dviejų lygiagrečių centrinių strypų ir dviejų vienodo skersmens pusstrypių, kaip parodyta 1e paveiksle. 1a–e paveiksluose parodyta išsami kiekvienos eksperimentinės konfigūracijos dalies geometrija ir matmenys. 3 paveiksle parodyta proceso sąranka.
a Įleidimo angos pjūvis (ilgis mm). Sukurkite b naudodami „Openscad 2021.01“, openscad.org. Pagrindinė bandymo pjūvis (ilgis mm). Sukurta naudojant „Openscad 2021.01“, openscad.org c Pagrindinės bandymo pjūvio skerspjūvis (ilgis mm). Sukurta naudojant „Openscad 2021.01“, openscad.org d eksportuokite pjūvį (ilgis mm). Sukurta naudojant „Openscad 2021.01“, bandymų skyriaus išskleistas vaizdas iš „openscad.org“ e. Sukurta naudojant „Openscad 2021.01“, openscad.org.
Buvo išbandyti trys skirtingo skersmens strypų rinkiniai. 1 lentelėje pateikiamos kiekvieno atvejo geometrinės charakteristikos. Strypai sumontuoti ant kampamatžio taip, kad jų kampas srauto krypties atžvilgiu galėtų kisti nuo 90° iki 30° (1b ir 3 pav.). Visi strypai pagaminti iš nerūdijančio plieno ir yra centruoti, kad būtų išlaikytas vienodas atstumas tarp jų. Strypų santykinė padėtis fiksuojama dviem tarpikliais, esančiais už bandymo sekcijos ribų.
Bandomosios atkarpos įleidimo srautas buvo matuojamas kalibruotu Venturi debitmačiu, kaip parodyta 2 paveiksle, ir stebimas naudojant DP Cell Honeywell SCX. Skysčio temperatūra bandymo atkarpos išleidimo angoje buvo matuojama PT100 termometru ir kontroliuojama 45 ± 1 °C temperatūroje. Siekiant užtikrinti plokštuminį greičio pasiskirstymą ir sumažinti turbulencijos lygį kanalo įleidimo angoje, įeinantis vandens srautas yra spaudžiamas per tris metalinius sietus. Tarp paskutinio sieto ir strypo buvo naudojamas maždaug 4 hidraulinių skersmenų atstumas, o išleidimo angos ilgis buvo 11 hidraulinių skersmenų.
Įleidimo srauto greičiui matuoti naudojamo Venturi vamzdžio schema (ilgis milimetrais). Sukurta naudojant „Openscad 2021.01“, openscad.org.
Stebėkite slėgį ant vieno iš centrinio strypo paviršių naudodami 0,5 mm slėgio čiaupą bandymo sekcijos vidurio plokštumoje. Čiaupo skersmuo atitinka 5° kampinį tarpatramį; todėl kampinis tikslumas yra maždaug 2°. Stebimą strypą galima sukti apie savo ašį, kaip parodyta 3 paveiksle. Skirtumas tarp strypo paviršiaus slėgio ir slėgio bandymo sekcijos įėjimo angoje matuojamas diferencialiniu DP Cell Honeywell SCX serijos slėgio matuokliu. Šis slėgio skirtumas matuojamas kiekvienam strypo išdėstymui, kintant srauto greičiui, polinkio kampui \(\alfa \) ir azimuto kampui \(\theta \).
Srauto nustatymai. Kanalo sienelės rodomos pilkai. Srautas teka iš kairės į dešinę ir jį blokuoja strypas. Atkreipkite dėmesį, kad vaizdas „A“ yra statmenas strypo ašiai. Išoriniai strypai yra pusiau įterpti į šonines kanalo sieneles. Pasvirimo kampui matuoti naudojamas kampas \(\alpha \). Sukurta naudojant „Openscad 2021.01“, openscad.org.
Eksperimento tikslas – išmatuoti ir interpretuoti slėgio kritimą tarp kanalo įleidimo angų ir slėgį centrinio strypo paviršiuje, \(\theta\) ir \(\alfa\), esant skirtingiems azimutams ir posvyriams. Apibendrinant rezultatus, slėgio skirtumas bus išreikštas bedimensine forma kaip Eulerio skaičius:
kur \(\rho \) yra skysčio tankis, \({u}_{i}\) yra vidutinis įleidimo greitis, \({p}_{i}\) yra įleidimo slėgis, o \({p }_{w}\) yra slėgis tam tikrame strypo sienelės taške. Įleidimo greitis yra fiksuotas trijuose skirtinguose diapazonuose, kuriuos nustato įleidimo vožtuvo atidarymas. Gauti greičiai svyruoja nuo 6 iki 10 m/s, o tai atitinka kanalo Reinoldso skaičių, \(Re\equiv {u}_{i}H/\nu \) (čia \(H\) yra kanalo aukštis, o \(\nu \) yra kinematinė klampa) nuo 40 000 iki 67 000. Strypo Reinoldso skaičius (\(Re\equiv {u}_{i}d/\nu \)) svyruoja nuo 2500 iki 6500. Turbulencijos intensyvumas, įvertintas pagal santykinį standartinį Venturio debitmatyje užfiksuotų signalų nuokrypį, yra vidutiniškai 5 %.
4 paveiksle parodyta \({Eu}_{w}\) koreliacija su azimuto kampu \(\theta \), parametruotu trimis pasvirimo kampais, \(\alpha \) = 30°, 50° ir 70°. Matavimai suskirstyti į tris grafikus pagal strypo skersmenį. Matyti, kad eksperimentinės neapibrėžties ribose gauti Eulerio skaičiai nepriklauso nuo srauto greičio. Bendra priklausomybė nuo θ atitinka įprastą sienelės slėgio aplink apskritos kliūties perimetrą tendenciją. Esant srauto atžvilgiu nukreiptiems kampams, t. y. θ nuo 0 iki 90°, strypo sienelės slėgis mažėja ir pasiekia minimumą ties 90°, kuris atitinka tarpą tarp strypų, kur greitis yra didžiausias dėl srauto ploto apribojimų. Vėliau slėgis θ atsigauna nuo 90° iki 100°, po to slėgis išlieka vienodas dėl strypo sienelės galinio ribinio sluoksnio atsiskyrimo. Atkreipkite dėmesį, kad minimalaus slėgio kampas nekinta, o tai rodo galimus gretimų šlyties jėgų trikdžius. sluoksniai, tokie kaip Koandos efektai, yra antriniai.
Sienos aplink strypą Eulerio skaičiaus kitimas, esant skirtingiems polinkio kampams ir strypo skersmenims. Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
Toliau analizuojame rezultatus remdamiesi prielaida, kad Eulerio skaičius galima įvertinti tik pagal geometrinius parametrus, t. y. elementų ilgių santykius \(d/g\) ir \(d/H\) (kur \(H\) yra kanalo aukštis) ir polinkį \(\alpha \). Populiari praktinė nykščio taisyklė teigia, kad skysčio struktūrinė jėga, veikianti posūkio strypą, nustatoma pagal įleidimo greičio projekciją statmenai strypo ašiai, \({u}_{n}={u}_{i}\mathrm {sin} \alpha \). Tai kartais vadinama nepriklausomumo principu. Vienas iš tolesnės analizės tikslų yra ištirti, ar šis principas taikomas mūsų atveju, kai srautas ir kliūtys yra uždaruose kanaluose.
Panagrinėkime slėgį, išmatuotą tarpinio strypo paviršiaus priekyje, t. y. θ = 0. Pagal Bernulio lygtį, slėgis šioje pozicijoje ({p}_{o}\) tenkina:
kur \({u}_{o}\) yra skysčio greitis prie strypo sienelės, kai θ = 0, ir mes darome prielaidą, kad negrįžtami nuostoliai yra santykinai maži. Atkreipkite dėmesį, kad dinaminis slėgis yra nepriklausomas kinetinės energijos termino atžvilgiu. Jei \({u}_{o}\) yra tuščias (t. y. stagnacijos būsena), Eulerio skaičiai turėtų būti suvienodinti. Tačiau 4 paveiksle galima pastebėti, kad esant \(\theta =0\), gautas \({Eu}_{w}\) yra artimas šiai vertei, bet ne visiškai jai lygus, ypač esant didesniems pasvirimo kampams. Tai rodo, kad greitis strypo paviršiuje neišnyksta ties \(\theta =0\), kurį gali slopinti srovės linijų, sukurtų strypo pasvirimo, į viršų nukreipta deformacija. Kadangi srautas apsiriboja bandymo sekcijos viršumi ir apačia, ši deformacija turėtų sukurti antrinę recirkuliaciją, padidindama ašinį greitį apačioje ir sumažindama greitį viršuje. Darant prielaidą, kad minėtos deformacijos dydis yra įleidimo greičio projekcija ant veleno (t. y. ({u}_{i}\mathrm{cos}\alpha \)), atitinkamas Eulerio skaičiaus rezultatas yra:
5 paveiksle palyginamos lygtys.(3) Jis gerai atitinka atitinkamus eksperimentinius duomenis. Vidutinis nuokrypis buvo 25 %, o patikimumo lygis – 95 %. Atkreipkite dėmesį, kad lygtis.(3) Atitinka nepriklausomumo principą.Panašiai, 6 paveiksle parodyta, kad Eulerio skaičius atitinka slėgį strypo galiniame paviršiuje, \({p}_{180}\), ir bandymo segmento išėjime, \({p}_{e}\). Taip pat seka tendencija, proporcinga \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \). Tačiau abiem atvejais koeficientas priklauso nuo strypo skersmens, o tai yra pagrįsta, nes pastarasis lemia trukdomą plotą.Ši savybė panaši į diafragmos plokštės slėgio kritimą, kai srauto kanalas tam tikrose vietose yra iš dalies sumažintas.Šioje bandymo atkarpoje diafragmos vaidmenį atlieka tarpas tarp strypų.Šiuo atveju slėgis gerokai sumažėja droselio metu ir iš dalies atsigauna, kai plečiasi atgal.Apribojimą laikant kliūtimi, statmena strypo ašies atžvilgiu slėgio kritimas tarp strypo priekinės ir galinės dalies gali būti užrašytas kaip 18:
kur \({c}_{d}\) yra pasipriešinimo koeficientas, paaiškinantis dalinio slėgio atsigavimą tarp θ = 90° ir θ = 180°, o \({A}_{m}\) ir \({A}_{f}\) yra mažiausias laisvas skerspjūvis ilgio vienetui, statmenas strypo ašiai, o jo santykis su strypo skersmeniu yra \({A}_{f}/{A}_{m}=\ ​​Kairė (g+d\dešinė)/g\). Atitinkami Eulerio skaičiai yra:
Sienelės Eulerio skaičius ties θ = 0 kaip kritimo funkcija. Ši kreivė atitinka (3) lygtį. Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
Sienelės Eulerio skaičius kinta ties \(\theta =18{0}^{o}\) (pilnas ženklas) ir išeina (tuščias ženklas) su kritimu. Šios kreivės atitinka nepriklausomumo principą, t. y. \(Eu\propto {\mathrm{sin}}^{2}\alpha \). Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
7 paveiksle parodyta \({Eu}_{0-180}/{\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) priklausomybė nuo \(d/g\), rodanti itin gerą nuoseklumą.(5). Gautas pasipriešinimo koeficientas yra \({c}_{d}=1,28\pm 0,02\), o patikimumo lygis yra 67 %. Taip pat tame pačiame grafike parodyta, kad bendras slėgio kritimas tarp bandymo sekcijos įleidimo ir išleidimo angų atitinka panašią tendenciją, tačiau su skirtingais koeficientais, kurie atsižvelgia į slėgio atsigavimą atgalinėje erdvėje tarp strypo ir kanalo išleidimo angos. Atitinkamas pasipriešinimo koeficientas yra \({c}_{d}=1,00\pm 0,05\), o patikimumo lygis yra 67 %.
Pasipriešinimo koeficientas yra susijęs su slėgio kritimu prieš ir už strypo (\left({Eu}_{0-180}\right)\) ir bendru slėgio kritimu tarp kanalo įleidimo ir išleidimo angų. Pilka sritis yra 67 % pasikliautinasis koreliacijos diapazonas. Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
Minimalus slėgis \({p}_{90}\) ant strypo paviršiaus, kai θ = 90°, reikalauja specialaus apdorojimo. Pagal Bernulio lygtį, srovės linijoje per tarpą tarp strypų slėgis centre \({p}_{g}\) ir greitis \({u}_{g}\) tarpe tarp strypų (sutampa su kanalo vidurio tašku) yra susiję su šiais veiksniais:
Slėgį \({p}_{g}\) galima susieti su strypo paviršiaus slėgiu, kai θ = 90°, integruojant slėgio pasiskirstymą tarpe, skiriančiame centrinį strypą tarp vidurio taško ir sienelės (žr. 8 pav.). Galios balansas rodo 19:
kur η yra koordinatės normalė strypo paviršiui nuo tarpo tarp centrinių strypų centro taško, o η yra srovės linijos kreivumas η padėtyje η. Analitiškai įvertindami slėgį strypo paviršiuje, darome prielaidą, kad η yra tolygus, o η yra tiesinis. Šios prielaidos buvo patikrintos skaitmeniniais skaičiavimais. Strypo sienelėje kreivumą lemia strypo elipsės pjūvis kampu η, t. y. η (g/2 η) = η (2/d η) (žr. 8 paveikslą). Tada, atsižvelgiant į srauto kreivumą, kuris dėl simetrijos išnyksta ties η = 0, kreivumas universaliojoje koordinatėje η apskaičiuojamas taip:
Funkcijos skerspjūvio vaizdas, iš priekio (kairėje) ir iš viršaus (apačioje). Sukurta naudojant „Microsoft Word 2019“.
Kita vertus, pagal masės tvermės dėsnį vidutinis greitis plokštumoje, statmenoje srautui matavimo vietoje (\langle {u}_{g}\rangle \), yra susijęs su įleidimo greičiu:
kur \({A}_{i}\) yra skerspjūvio srauto plotas kanalo įleidimo angoje, o \({A}_{g}\) yra skerspjūvio srauto plotas matavimo vietoje (žr. 8 pav.), atitinkamai:
Atkreipkite dėmesį, kad \({u}_{g}\) nėra lygus \(\langle {u}_{g}\rangle \). Iš tiesų, 9 paveiksle pavaizduotas greičio santykis \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \), apskaičiuotas pagal (10)–(14) lygtį, nubraižytas pagal santykį \(d/g\). Nepaisant tam tikro diskretiškumo, galima nustatyti tendenciją, kuri aproksimuojama antros eilės daugianariu:
Kanalo centro skerspjūvio maksimalaus\({u}_{g}\) ir vidutinio\(\langle {u}_{g}\rangle \) greičių santykis\(.\). Ištisinė ir punktyrinė kreivės atitinka lygtis (5) ir atitinkamų koeficientų variacijos diapazoną\(\pm 25\%\). Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
10 paveiksle palyginama \({Eu}_{90}\) su eksperimentiniais lygties (16) rezultatais. Vidutinis santykinis nuokrypis buvo 25 %, o patikimumo lygis – 95 %.
Valo-Eulerio skaičius ties \(\theta ={90}^{o}\). Ši kreivė atitinka lygtį (16). Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
Grynoji jėga \({f}_{n}\), veikianti centrinį strypą statmenai jo ašiai, gali būti apskaičiuojama integruojant slėgį strypo paviršiuje taip:
kur pirmasis koeficientas yra strypo ilgis kanale, o integravimas atliekamas tarp 0 ir 2π.
\({f}_{n}\) projekcija vandens tekėjimo kryptimi turėtų atitikti slėgį tarp kanalo įleidimo ir išleidimo angų, nebent trintis būtų lygiagreti strypui ir mažesnė dėl nepilno vėlesnės sekcijos išvystymo. Impulso srautas yra nesubalansuotas. Todėl,
11 paveiksle pateiktas lygčių grafikas. (20) visomis eksperimentinėmis sąlygomis parodė gerą atitikimą. Tačiau dešinėje pusėje yra nedidelis 8 % nuokrypis, kurį galima priskirti ir naudoti kaip momento disbalanso tarp kanalo įleidimo ir išleidimo angos įvertinimą.
Kanalo galios balansas. Linija atitinka lygtį (20). Pearsono koreliacijos koeficientas buvo 0,97. Sukurta naudojant „Gnuplot 5.4“, www.gnuplot.info.
Keičiant strypo polinkio kampą, buvo išmatuotas slėgis strypo sienelės paviršiuje ir slėgio kritimas kanale, jungiant keturių pasvirusių cilindrinių strypų skersines linijas. Buvo išbandyti trys skirtingo skersmens strypų mazgai. Bandomajame Reinoldso skaičiaus diapazone nuo 2500 iki 6500 Eulerio skaičius nepriklauso nuo srauto greičio. Slėgis centriniame strypo paviršiuje atitinka įprastą cilindruose stebimą tendenciją: didžiausias yra priekyje, o mažiausias – šoniniame tarpe tarp strypų, o galinėje dalyje atsistato dėl ribinio sluoksnio atsiskyrimo.
Eksperimentiniai duomenys analizuojami taikant impulso išsaugojimo dėsnį ir atliekant pusiau empirinius vertinimus, siekiant rasti invariantinius bematius skaičius, kurie susieja Eulerio skaičius su būdingais kanalų ir strypų matmenimis. Visas blokavimo geometrines ypatybes visiškai atspindi strypo skersmens ir tarpo tarp strypų (šonuose) bei kanalo aukščio (vertikaliai) santykis.
Nustatyta, kad nepriklausomumo principas galioja daugumai Eulerio skaičių, apibūdinančių slėgį skirtingose ​​vietose, t. y. jei slėgis yra bematis, naudojant įleidimo greičio statmenį strypui projekciją, aibė nepriklauso nuo pasvirimo kampo. Be to, ši savybė yra susijusi su srauto mase ir impulsu. Tvarumo lygtys yra nuoseklios ir patvirtina aukščiau pateiktą empirinį principą. Tik strypo paviršiaus slėgis tarpe tarp strypų šiek tiek nukrypsta nuo šio principo. Sukurtos bematės pusiau empirinės koreliacijos, kurias galima naudoti projektuojant panašius hidraulinius įrenginius. Šis klasikinis požiūris atitinka neseniai paskelbtus panašius Bernulio lygties taikymus hidraulikoje ir hemodinamikoje [20, 21, 22, 23, 24].
Ypač įdomus rezultatas gautas analizuojant slėgio kritimą tarp bandymo sekcijos įleidimo ir išleidimo angų. Esant eksperimentinei neapibrėžčiai, gautas pasipriešinimo koeficientas lygus vienetui, o tai rodo šių nekintamų parametrų egzistavimą:
Atkreipkite dėmesį į lygties vardiklyje esantį dydį \(\left(d/g+2\right)d/g\). (23) lygtyje skliausteliuose nurodytas dydis yra lygtyje (4), kitaip jį galima apskaičiuoti su minimaliu ir laisvu skerspjūviu, statmenu strypui, \({A}_{m}\) ir \({A}_{f}\). Tai rodo, kad Reinoldso skaičiai laikomi dabartinio tyrimo diapazone (40 000–67 000 kanalams ir 2500–6500 strypams). Svarbu pažymėti, kad jei kanalo viduje yra temperatūros skirtumas, tai gali turėti įtakos skysčio tankiui. Šiuo atveju santykinį Eulerio skaičiaus pokytį galima įvertinti šiluminio plėtimosi koeficientą padauginus iš didžiausio laukiamo temperatūros skirtumo.
Ruck, S., Köhler, S., Schlindwein, G. ir Arbeiter, F. Šilumos perdavimo ir slėgio kritimo matavimai kanale, šiurkščiame skirtingos formos briaunomis ant sienelės. ekspertas. Šilumos perdavimas 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J. ir Walsh, F. Srauto elemento apibūdinimas: srauto vizualizavimas, slėgio kritimas ir masės pernaša dvimatiuose elektroduose stačiakampiuose kanaluose. J. Electrochemistry. Socialist Party. 167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. ir Liu, J. Pagrindiniai Jamino efekto parametrai kapiliaruose su susiaurintu skerspjūviu. J. Gasoline.science.Britain.196, 107635 (2021).