Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasida CSS uchun cheklangan qo'llab-quvvatlash mavjud. Eng yaxshi tajriba uchun sizga yangilangan brauzerdan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Shu bilan birga, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptsiz namoyish qilamiz.
Tajribalar to'rtta qiyalik silindrsimon sterjenning ko'ndalang chiziqlari bilan to'silgan to'rtburchaklar kanalda o'tkazildi. Markaziy sterjen yuzasidagi bosim va kanal bo'ylab bosim pasayishi sterjenning qiyalik burchagini o'zgartirish orqali o'lchandi. Uch xil diametrli sterjen yig'indisi sinovdan o'tkazildi. O'lchov natijalari impulsning saqlanish printsipi va yarim empirik mulohazalar yordamida tahlil qilindi. Tizimning muhim joylaridagi bosimni sterjenning xarakterli o'lchamlari bilan bog'laydigan bir nechta o'zgarmas o'lchovsiz parametrlar to'plami yaratildi. Mustaqillik printsipi turli joylardagi bosimni tavsiflovchi ko'pgina Eyler sonlari uchun amal qiladi, ya'ni agar bosim kirish tezligining sterjenga normal proektsiyasi yordamida o'lchovsiz bo'lsa, to'plam tushish burchagidan mustaqil bo'ladi. Olingan yarim empirik korrelyatsiya shunga o'xshash gidravlikani loyihalash uchun ishlatilishi mumkin.
Ko'pgina issiqlik va massa uzatish moslamalari suyuqliklar tayoqchalar, buferlar, qo'shimchalar va boshqalar kabi murakkab ichki tuzilmalarda o'tadigan modullar, kanallar yoki katakchalar to'plamidan iborat. So'nggi paytlarda ichki bosim taqsimoti va murakkab ichki qismlarga ta'sir qiluvchi kuchlarni modulning umumiy bosim pasayishi bilan bog'laydigan mexanizmlarni yaxshiroq tushunishga qiziqish qayta tiklandi. Boshqa narsalar qatori, bu qiziqish materialshunoslikdagi yangiliklar, raqamli simulyatsiyalar uchun hisoblash imkoniyatlarining kengayishi va qurilmalarning tobora miniatyuralashtirilishi bilan kuchaydi. Bosimning ichki taqsimoti va yo'qotishlarining so'nggi eksperimental tadqiqotlari turli shakldagi qovurg'alar 1, elektrokimyoviy reaktor katakchalari 2, kapillyar torayishi 3 va panjara ramka materiallari 4 bilan qo'pollashtirilgan kanallarni o'z ichiga oladi.
Eng keng tarqalgan ichki tuzilmalar, ehtimol, silindrsimon sterjenlar bo'lib, ular birlashtirilgan yoki izolyatsiya qilingan birlik modullari orqali amalga oshiriladi. Issiqlik almashtirgichlarda bu konfiguratsiya qobiq tomonida odatiy holdir. Qobiq tomonidagi bosim pasayishi bug 'generatorlari, kondensatorlar va bug'latgichlar kabi issiqlik almashtirgichlarning dizayni bilan bog'liq. Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotda Wang va boshqalar 5 sterjenlarning tandem konfiguratsiyasida qayta biriktirish va birgalikda ajratish oqim holatlarini aniqladilar. Liu va boshqalar 6 turli xil qiyalik burchaklariga ega o'rnatilgan qo'shaloq U shaklidagi naychali bog'lamlar bilan to'rtburchaklar kanallarda bosim pasayishini o'lchadi va sterjen bog'lamlarini g'ovak muhit bilan simulyatsiya qiluvchi raqamli modelni kalibrladi.
Kutilganidek, silindr bankining gidravlik ishlashiga ta'sir qiluvchi bir qator konfiguratsiya omillari mavjud: joylashuv turi (masalan, pog'onali yoki chiziqli), nisbiy o'lchamlar (masalan, qadam, diametr, uzunlik) va qiyalik burchagi va boshqalar. Bir nechta mualliflar geometrik parametrlarning birlashtirilgan ta'sirini aniqlash uchun dizaynlarni boshqarish uchun o'lchovsiz mezonlarni topishga e'tibor qaratdilar. Yaqinda o'tkazilgan eksperimental tadqiqotda Kim va boshqalar 7 tandem va pog'onali massivlar hamda 103 va 104 oralig'idagi Reynolds raqamlaridan foydalangan holda birlik katakchasining uzunligini boshqaruv parametri sifatida ishlatib, samarali g'ovaklik modelini taklif qilishdi. Snarski8 suv tunnelidagi silindrga biriktirilgan akselerometrlar va gidrofonlardan olingan quvvat spektri oqim yo'nalishi qiyalik bilan qanday o'zgarishini o'rgandi. Marino va boshqalar 9 silindrsimon stereo ... 11 tandem silindrlarini keng qamrovli tadqiq qildi, Reynolds soni va geometrik nisbatning girdobning to'kilishiga ta'siriga e'tibor qaratdi. Ular beshta holatni, ya'ni qulflash, intervalgacha qulflash, qulflashsiz, subharmonik qulflash va siljish qatlamini qayta biriktirish holatlarini aniqlay oldilar. So'nggi raqamli tadqiqotlar cheklangan burilish silindrlari orqali oqimda girdob tuzilmalarining shakllanishiga ishora qildi.
Umuman olganda, birlik katakchaning gidravlik ishlashi ichki strukturaning konfiguratsiyasi va geometriyasiga bog'liq bo'lishi kutilmoqda, odatda ma'lum eksperimental o'lchovlarning empirik korrelyatsiyalari bilan aniqlanadi. Davriy komponentlardan tashkil topgan ko'plab qurilmalarda oqim naqshlari har bir katakchada takrorlanadi va shuning uchun vakillik katakchalariga tegishli ma'lumotlar strukturaning umumiy gidravlik xatti-harakatlarini ko'p o'lchovli modellar orqali ifodalash uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu nosimmetrik holatlarda umumiy saqlash tamoyillari qo'llaniladigan o'ziga xoslik darajasi ko'pincha kamaytirilishi mumkin. Odatdagi misol - bu teshik plastinkasi 15 uchun tushirish tenglamasi. Eğimli sterjenlarning maxsus holatida, yopiq yoki ochiq oqimda bo'ladimi, adabiyotda tez-tez keltirilgan va dizaynerlar tomonidan qo'llaniladigan qiziqarli mezon - bu silindr o'qiga perpendikulyar bo'lgan oqim komponentiga dominant gidravlik kattalik (masalan, bosim pasayishi, kuch, girdob to'kilish chastotasi va boshqalar)). Bu ko'pincha mustaqillik printsipi deb ataladi va oqim dinamikasi asosan oqim normal komponenti tomonidan boshqariladi va silindr o'qi bilan tekislangan eksenel komponentning ta'siri ahamiyatsiz deb taxmin qilinadi. Garchi adabiyotda ushbu mezonning amal qilish diapazoni bo'yicha konsensus bo'lmasa-da, ko'p hollarda u empirik korrelyatsiyalarga xos bo'lgan eksperimental noaniqliklar doirasida foydali taxminlarni taqdim etadi. Mustaqil printsipning haqiqiyligi bo'yicha so'nggi tadqiqotlar girdob tomonidan qo'zg'atilgan tebranish16 va bir fazali va ikki fazali o'rtacha qarshilikni417 o'z ichiga oladi.
Ushbu ishda to'rtta qiyalik silindrsimon sterjenning ko'ndalang chizig'i bo'lgan kanaldagi ichki bosim va bosim pasayishini o'rganish natijalari keltirilgan. Qiyalish burchagini o'zgartirib, turli diametrli uchta sterjen yig'indisini o'lchang. Umumiy maqsad sterjen yuzasidagi bosim taqsimoti kanaldagi umumiy bosim pasayishi bilan bog'liq mexanizmni o'rganishdir. Mustaqillik printsipining haqiqiyligini baholash uchun Bernulli tenglamasi va impulsning saqlanish printsipi qo'llanilgan holda eksperimental ma'lumotlar tahlil qilinadi. Nihoyat, shunga o'xshash gidravlik qurilmalarni loyihalashda ishlatilishi mumkin bo'lgan o'lchovsiz yarim empirik korrelyatsiyalar yaratiladi.
Tajriba qurilmasi eksenel ventilator tomonidan ta'minlangan havo oqimini qabul qiluvchi to'rtburchaklar sinov qismidan iborat edi. Sinov qismi 1e-rasmda ko'rsatilgandek, kanal devorlariga o'rnatilgan ikkita parallel markaziy tayoqcha va ikkita yarim tayoqchadan iborat bo'lib, ularning barchasi bir xil diametrga ega. 1a–e-rasmlarda tajriba qurilmasining har bir qismining batafsil geometriyasi va o'lchamlari ko'rsatilgan. 3-rasmda jarayon qurilmasi ko'rsatilgan.
a Kirish qismi (uzunligi mm). Openscad 2021.01, openscad.org yordamida b yarating. Asosiy sinov qismi (uzunligi mm). Openscad 2021.01, openscad.org yordamida yaratilgan c Asosiy sinov qismining kesma ko'rinishi (uzunligi mm). Openscad 2021.01, openscad.org yordamida yaratilgan d eksport qismi (uzunligi mm). Openscad 2021.01, openscad.org saytining sinovlar bo'limining portlatilgan ko'rinishi bilan yaratilgan e. Openscad 2021.01, openscad.org yordamida yaratilgan.
Turli diametrli uchta sterjen to'plami sinovdan o'tkazildi. 1-jadvalda har bir korpusning geometrik xususiyatlari keltirilgan. Stevenlar transportyorga o'rnatiladi, shunda ularning oqim yo'nalishiga nisbatan burchagi 90° va 30° orasida o'zgarishi mumkin (1b va 3-rasmlar). Barcha sterjenlar zanglamaydigan po'latdan yasalgan va ular orasidagi bir xil masofani saqlab turish uchun markazlashtirilgan. Stevenlarning nisbiy holati sinov qismidan tashqarida joylashgan ikkita ajratgich bilan o'rnatiladi.
Sinov qismining kirish oqim tezligi 2-rasmda ko'rsatilgandek, kalibrlangan venturi yordamida o'lchandi va DP Cell Honeywell SCX yordamida kuzatildi. Sinov qismining chiqish qismidagi suyuqlik harorati PT100 termometri bilan o'lchandi va 45±1°C da nazorat qilindi. Tekis tezlik taqsimotini ta'minlash va kanal kirish qismidagi turbulentlik darajasini pasaytirish uchun kiruvchi suv oqimi uchta metall ekran orqali majburan o'tkaziladi. Oxirgi ekran va sterjen o'rtasida taxminan 4 gidravlik diametrli cho'kish masofasi ishlatilgan va chiqish uzunligi 11 gidravlik diametrga teng bo'lgan.
Kirish oqimi tezligini o'lchash uchun ishlatiladigan Venturi naychasining sxematik diagrammasi (millimetrda uzunlik). Openscad 2021.01, openscad.org yordamida yaratilgan.
Sinov qismining o'rta tekisligidagi 0,5 mm bosimli jo'mrak yordamida markaziy sterjenning yuzlaridan biridagi bosimni kuzatib boring. Jo'mrakning diametri 5° burchak oralig'iga to'g'ri keladi; shuning uchun burchak aniqligi taxminan 2° ga teng. Kuzatilayotgan sterjenni 3-rasmda ko'rsatilgandek, o'z o'qi atrofida aylantirish mumkin. Stejen sirt bosimi va sinov qismining kirish qismidagi bosim o'rtasidagi farq DP Cell Honeywell SCX seriyali differentsial o'lchov vositasi bilan o'lchanadi. Bu bosim farqi har bir sterjen joylashuvi uchun o'lchanadi, oqim tezligi, qiyalik burchagi \(alfa \) va azimut burchagi \(teta \) ni o'zgartiradi.
Oqim sozlamalari. Kanal devorlari kulrang rangda ko'rsatilgan. Oqim chapdan o'ngga oqadi va sterjen tomonidan to'sib qo'yilgan. E'tibor bering, "A" ko'rinishi sterjen o'qiga perpendikulyar. Tashqi sterjenlar yon kanal devorlariga yarim o'rnatilgan. Nishab burchagini o'lchash uchun transportyor ishlatiladi \(\alpha \). Openscad 2021.01, openscad.org yordamida yaratilgan.
Tajribaning maqsadi turli azimutlar va pasayishlar uchun kanal kirishlari orasidagi bosim pasayishini va markaziy sterjen, \(\theta\) va \(\alpha\) yuzasidagi bosimni o'lchash va talqin qilishdir. Natijalarni umumlashtirish uchun differentsial bosim o'lchovsiz shaklda Eyler soni sifatida ifodalanadi:
bu yerda \(rho \) suyuqlik zichligi, \({u}_{i}\) o'rtacha kirish tezligi, \({p}_{i}\) kirish bosimi va \({p }_{w}\) sterjen devoridagi ma'lum bir nuqtadagi bosimdir. Kirish tezligi kirish klapanining ochilishi bilan aniqlanadigan uchta turli diapazonda o'zgarmasdir. Olingan tezliklar 6 dan 10 m/s gacha, bu kanal Reynolds soniga mos keladi, \(Re\equiv {u}_{i}H/\nu \) (bu yerda \(H\) kanal balandligi va \(\nu \) kinematik qovushqoqlik) 40,000 dan 67,000 gacha.sterjen Reynolds soni (\(Re\equiv {u}_{i}d/\nu \)) 2500 dan 6500 gacha. Turbulentlik intensivligi qayd etilgan signallarning nisbiy standart og'ishi bilan baholanadi. Venturi o'rtacha 5% ni tashkil qiladi.
4-rasmda \({Eu}_{w}\) ning azimut burchagi \(\theta\) bilan o'zaro bog'liqligi ko'rsatilgan, u uchta burchak burchagi bilan parametrlangan, \(\alpha\) = 30°, 50° va 70°. O'lchovlar sterjen diametriga ko'ra uchta grafikka bo'lingan. Ko'rinib turibdiki, eksperimental noaniqlik doirasida olingan Eyler sonlari oqim tezligidan mustaqil. θ ga umumiy bog'liqlik dumaloq to'siq perimetri atrofidagi devor bosimining odatiy tendentsiyasiga amal qiladi. Oqimga qaragan burchaklarda, ya'ni θ 0 dan 90° gacha, sterjen devoridagi bosim pasayadi va 90° da minimal darajaga etadi, bu oqim maydoni cheklovlari tufayli tezlik eng katta bo'lgan sterjenlar orasidagi bo'shliqqa mos keladi. Keyinchalik, θ 90° dan 100° gacha bosim tiklanadi, shundan so'ng sterjen devorining orqa chegara qatlamining ajralishi tufayli bosim bir xil bo'lib qoladi. Minimal bosim burchagida hech qanday o'zgarish yo'qligini unutmang, bu qo'shni siljish qatlamlaridan, masalan, mumkin bo'lgan buzilishlarni ko'rsatadi. Coanda effektlari ikkinchi darajali.
Turli xil qiyalik burchaklari va sterjen diametrlari uchun sterjen atrofidagi devorning Eyler sonining o'zgarishi. Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info yordamida yaratilgan.
Quyida biz Eyler sonlarini faqat geometrik parametrlar, ya'ni \(d/g\) va \(d/H\) xususiyat uzunligi nisbatlari (bu yerda \(H\) kanalning balandligi) va moyillik \(alpha\) orqali baholash mumkin degan taxminga asoslanib natijalarni tahlil qilamiz. Ommabop amaliy qoidaga ko'ra, yo'nalish sterjenidagi suyuqlik strukturaviy kuchi sterjen o'qiga perpendikulyar kirish tezligining proektsiyasi bilan aniqlanadi, \({u}_{n}={u}_{i}\mathrm {sin} alpha\). Bu ba'zan mustaqillik printsipi deb ataladi. Quyidagi tahlilning maqsadlaridan biri bu printsip bizning holatimizga, ya'ni oqim va to'siqlar yopiq kanallar ichida joylashgan holatga tegishli yoki yo'qligini tekshirishdir.
Keling, oraliq sterjen yuzasining old qismida o'lchangan bosimni, ya'ni θ = 0 ni ko'rib chiqaylik. Bernulli tenglamasiga ko'ra, bu pozitsiyadagi bosim ({p}_{o}) quyidagicha bo'ladi:
bu yerda \({u}_{o}\) θ = 0 da sterjen devori yaqinidagi suyuqlik tezligi va biz nisbatan kichik qaytarib bo'lmaydigan yo'qotishlarni qabul qilamiz. Dinamik bosim kinetik energiya atamasida mustaqil ekanligini unutmang. Agar \({u}_{o}\) bo'sh bo'lsa (ya'ni turg'unlik holati), Eyler sonlari birlashtirilishi kerak. Biroq, 4-rasmda \(\theta =0\) da hosil bo'lgan \({Eu}_{w}\) bu qiymatga yaqin, lekin aniq teng emasligini kuzatish mumkin, ayniqsa kattaroq burilish burchaklari uchun. Bu shuni ko'rsatadiki, sterjen yuzasidagi tezlik \(\theta =0\) da yo'qolmaydi, bu esa sterjenning egilishi natijasida hosil bo'lgan oqim chiziqlarining yuqoriga burilishi bilan bostirilishi mumkin. Oqim sinov qismining yuqori va pastki qismi bilan chegaralanganligi sababli, bu burilish pastki qismdagi eksenel tezlikni oshirib, yuqori qismdagi tezlikni pasaytiradigan ikkilamchi qayta aylanishni yaratishi kerak. Yuqoridagi burilishning kattaligi kirish tezligining valga proektsiyasi deb faraz qilsak (ya'ni \({u}_{i}\mathrm{cos}\alpha \)), mos keladigan Eyler soni natijasi:
5-rasmda tenglamalar taqqoslanadi.(3) Tegishli eksperimental ma'lumotlar bilan yaxshi moslik ko'rsatilgan. O'rtacha og'ish 25% va ishonch darajasi 95% ni tashkil etdi. E'tibor bering, tenglama.(3) Mustaqillik printsipiga muvofiq. Xuddi shunday, 6-rasmda Eyler soni sterjenning orqa yuzasidagi bosimga mos kelishi ko'rsatilgan, \({p}_{180}\) va sinov segmentining chiqish qismidagi bosimga, \({p}_{e}\), shuningdek, \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) ga mutanosib trendga amal qiladi. Biroq, ikkala holatda ham koeffitsient sterjen diametriga bog'liq, bu o'rinli, chunki ikkinchisi to'siqlangan maydonni aniqlaydi. Bu xususiyat teshik plastinkasining bosim pasayishiga o'xshaydi, bu yerda oqim kanali ma'lum joylarda qisman kamayadi. Ushbu sinov qismida teshikning rolini sterjenlar orasidagi bo'shliq o'ynaydi. Bu holda, bosim droppingda sezilarli darajada pasayadi va orqaga kengaygan sari qisman tiklanadi. Cheklovni perpendikulyar blokirovka sifatida ko'rib chiqish. sterjen o'qiga nisbatan, sterjenning old va orqa qismlari orasidagi bosim pasayishini 18 deb yozish mumkin:
bu yerda \({c}_{d}\) θ = 90° va θ = 180° orasidagi qisman bosimning tiklanishini tushuntiruvchi qarshilik koeffitsienti va \({A}_{m}\) va \ ({A}_{f}\) sterjen o'qiga perpendikulyar bo'lgan birlik uzunlikdagi minimal erkin kesimdir va uning sterjen diametriga bog'liqligi \({A}_{f}/{A}_{m}=\ ​​Chapga (g+d\right)/g\). Tegishli Eyler sonlari quyidagicha:
\(\theta =0\) nuqtada Wall Eyler soni dip funksiyasi sifatida. Bu egri chiziq (3) tenglamaga mos keladi. Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info yordamida yaratilgan.
Uoll Eyler soni o'zgaradi, \(\theta =18{0}^{o}\) (to'liq belgi) va chiqishda (bo'sh belgi) qiyshayish bilan. Bu egri chiziqlar mustaqillik printsipiga, ya'ni \(Eu\propto {\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) mos keladi. Gnuplot 5.4 yordamida yaratilgan, www.gnuplot.info.
7-rasmda \({Eu}_{0-180}/{\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) ning \(d/g\) ga bog'liqligi ko'rsatilgan, bu esa o'ta yaxshi konsistentsiyani ko'rsatadi.(5). Olingan tortishish koeffitsienti \({c}_{d}=1.28\pm 0.02\) ga teng, ishonch darajasi 67%. Xuddi shunday, xuddi shu grafikda sinov qismining kirish va chiqish joylari orasidagi umumiy bosim pasayishi ham shunga o'xshash tendentsiyaga amal qilishini, ammo kanalning chiqish joyi va novda orasidagi orqa bo'shliqdagi bosimning tiklanishini hisobga oladigan turli koeffitsientlar bilan ekanligini ko'rsatadi. Tegishli tortishish koeffitsienti \({c}_{d}=1.00\pm 0.05\) ga teng, ishonch darajasi 67%.
Qarshilik koeffitsienti sterjenning (\left({Eu}_{0-180}\right)\) oldida va orqasida \(d/g\) bosim pasayishi va kanal kirishi va chiqishi orasidagi umumiy bosim pasayishi bilan bog'liq. Kulrang maydon korrelyatsiya uchun 67% ishonch diapazonidir. Gnuplot 5.4 yordamida yaratilgan, www.gnuplot.info.
θ = 90° da sterjen yuzasidagi minimal bosim maxsus ishlov berishni talab qiladi. Bernulli tenglamasiga ko'ra, sterjenlar orasidagi bo'shliqdan o'tuvchi oqim chizig'i bo'ylab, sterjenlar orasidagi bo'shliqdagi markazdagi bosim ({p}_{g}\) va tezlik ({u}_{g}\) (kanalning o'rta nuqtasiga to'g'ri keladi) quyidagi omillar bilan bog'liq:
Bosim \({p}_{g}\) ni θ = 90° da sterjen yuzasi bosimi bilan bog'lash mumkin, buning uchun markaziy sterjenni o'rta nuqta va devor orasidagi bo'shliqqa bosim taqsimotini integrallash kerak (8-rasmga qarang). Quvvat balansi 19 ni beradi:
bu yerda \(y\) markaziy sterjenlar orasidagi bo'shliqning markaziy nuqtasidan sterjen yuzasiga normal koordinata va \(K\) esa \(y\) pozitsiyasidagi oqim chizig'ining egriligidir.Sterjen yuzasidagi bosimni analitik baholash uchun \({u}_{g}\) bir xil va \(K\left(y\right)\) chiziqli deb taxmin qilamiz.Bu taxminlar sonli hisob-kitoblar bilan tasdiqlangan.Sterjen devorida egrilik sterjenning \(alpha\) burchakdagi ellips kesimi bilan aniqlanadi, ya'ni \(K\left(g/2\right)=\left(2/d\right){\ mathrm{sin} }^{2}\alpha \) (8-rasmga qarang). Keyin, simmetriya tufayli \(y=0\) da yo'qoladigan oqim egriligiga kelsak, \(y\) universal koordinatadagi egrilik quyidagicha berilgan:
Xususiyatning kesim ko'rinishi, old (chap) va yuqori (pastki). Microsoft Word 2019 bilan yaratilgan,
Boshqa tomondan, massaning saqlanishiga ko'ra, o'lchash joyidagi oqimga perpendikulyar tekislikdagi o'rtacha tezlik kirish tezligiga bog'liq:
bu yerda \({A}_{i}\) kanal kirish qismidagi ko'ndalang kesim oqim maydoni va \({A}_{g}\) o'lchash joyidagi ko'ndalang kesim oqim maydoni (8-rasmga qarang) mos ravishda quyidagicha:
E'tibor bering, \({u}_{g}\) \(\langle {u}_{g}\rangle \) ga teng emas. Aslida, 9-rasmda \(d/g\) nisbatiga muvofiq chizilgan (10)–(14) tenglama bilan hisoblangan \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \) tezlik nisbati ko'rsatilgan. Ba'zi bir diskretlikka qaramay, ikkinchi darajali polinom bilan yaqinlashtirilgan trendni aniqlash mumkin:
Kanal markazi kesimining maksimal({u}_{g}\) va o'rtacha(\langle {u}_{g}\rangle \) tezliklarining nisbati\(.) Qattiq va punktir egri chiziqlar (5) tenglamalarga va mos keladigan koeffitsientlarning (\pm 25\%\) o'zgarish diapazoniga mos keladi. Gnuplot 5.4 yordamida yaratilgan, www.gnuplot.info.
10-rasmda (16) tenglamaning eksperimental natijalari bilan \({Eu}_{90}\) ni taqqoslash mumkin. O'rtacha nisbiy og'ish 25% ni, ishonch darajasi esa 95% ni tashkil etdi.
\(\theta ={90}^{o}\ nuqtadagi Wall Eyler soni. Bu egri chiziq (16) tenglamaga mos keladi. Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info yordamida yaratilgan.
Markaziy sterjenga o'z o'qiga perpendikulyar ta'sir qiluvchi sof kuch \({f}_{n}\) sterjen yuzasidagi bosimni quyidagicha integrallash orqali hisoblanishi mumkin:
bu yerda birinchi koeffitsient kanal ichidagi sterjen uzunligi va integrallash 0 va 2π oralig'ida amalga oshiriladi.
Suv oqimi yo'nalishi bo'yicha \({f}_{n}\) proyeksiyasi kanalning kirish va chiqish joylari orasidagi bosimga mos kelishi kerak, agar ishqalanish sterjenga parallel bo'lmasa va keyingi qismning to'liq rivojlanmaganligi sababli kichikroq bo'lmasa. Momentum oqimi muvozanatsiz. Shuning uchun,
11-rasmda tenglamalar grafigi ko'rsatilgan. (20) barcha eksperimental sharoitlar uchun yaxshi moslikni ko'rsatdi. Biroq, o'ng tomonda 8% gacha ozgina og'ish mavjud, bu kanal kirishi va chiqishi o'rtasidagi impuls nomutanosibligini baholash uchun ishlatilishi mumkin.
Kanal quvvat balansi. Chiziq (20) tenglamaga mos keladi. Pearson korrelyatsiya koeffitsienti 0,97 ga teng edi. Gnuplot 5.4 yordamida yaratilgan, www.gnuplot.info.
Sterjenning qiyalik burchagini o'zgartirib, sterjen yuzasi devoridagi bosim va to'rtta qiyalik silindrsimon sterjenning ko'ndalang chiziqlari bilan kanaldagi bosim pasayishi o'lchandi. Uch xil diametrli sterjen yig'indisi sinovdan o'tkazildi. Sinovdan o'tgan Reynolds soni diapazonida, 2500 va 6500 oralig'ida, Eyler soni oqim tezligiga bog'liq emas. Markaziy sterjen yuzasidagi bosim silindrlarda kuzatiladigan odatiy tendentsiyaga mos keladi, old tomonda maksimal va sterjenlar orasidagi lateral bo'shliqda minimal bo'ladi, chegara qatlamining ajralishi tufayli orqa qismda tiklanadi.
Eksperimental ma'lumotlar impulsni saqlash mulohazalari va yarim empirik baholashlar yordamida tahlil qilinadi, bu esa Eyler sonlarini kanallar va sterjenlarning xarakterli o'lchamlari bilan bog'laydigan o'zgarmas o'lchovsiz sonlarni topishga yordam beradi. Bloklashning barcha geometrik xususiyatlari sterjen diametri va sterjenlar orasidagi bo'shliq (lateral) va kanal balandligi (vertikal) o'rtasidagi nisbat bilan to'liq ifodalanadi.
Mustaqillik printsipi turli joylardagi bosimni tavsiflovchi Eyler sonlarining aksariyati uchun amal qiladi, ya'ni agar bosim kirish tezligining sterjenga normal proektsiyasidan foydalanib o'lchovsiz bo'lsa, to'plam tushish burchagidan mustaqil bo'ladi. Bundan tashqari, bu xususiyat oqimning massasi va momentumiga bog'liq. Saqlash tenglamalari izchil va yuqoridagi empirik printsipni qo'llab-quvvatlaydi. Faqat sterjenlar orasidagi bo'shliqdagi sterjen yuzasi bosimi bu printsipdan biroz chetga chiqadi. Shunga o'xshash gidravlik qurilmalarni loyihalash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan o'lchovsiz yarim empirik korrelyatsiyalar yaratiladi. Ushbu klassik yondashuv Bernulli tenglamasining gidravlika va gemodinamikaga o'xshash qo'llanilishi haqida yaqinda xabar qilingan ma'lumotlarga mos keladi20,21,22,23,24.
Sinov qismining kirish va chiqish joylari orasidagi bosim pasayishini tahlil qilishdan ayniqsa qiziqarli natija kelib chiqadi. Eksperimental noaniqlik doirasida natijada olingan qarshilik koeffitsienti birlikka teng, bu quyidagi o'zgarmas parametrlarning mavjudligini ko'rsatadi:
Tenglama maxrajidagi \(\left(d/g+2\right)d/g\) o'lchamiga e'tibor bering. (23) - bu (4) tenglamadagi qavs ichidagi kattalik, aks holda uni sterjenga perpendikulyar bo'lgan minimal va erkin kesim, \({A}_{m}\) va \({A}_{f}\) bilan hisoblash mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, Reynolds sonlari joriy tadqiqot doirasida qoladi deb taxmin qilinadi (kanallar uchun 40,000-67,000 va sterjenlar uchun 2500-6500). Shuni ta'kidlash kerakki, agar kanal ichida harorat farqi bo'lsa, bu suyuqlik zichligiga ta'sir qilishi mumkin. Bu holda, Eyler sonining nisbiy o'zgarishini issiqlik kengayish koeffitsientini kutilgan maksimal harorat farqiga ko'paytirish orqali baholash mumkin.
Ruck, S., Köhler, S., Schlindwein, G. va Arbeiter, F. Devordagi turli shakldagi qovurg'alar bilan qo'pollashtirilgan kanalda issiqlik uzatish va bosim pasayishini o'lchash. mutaxassis. Issiqlik uzatish 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J. va Walsh, F. Oqim xujayralarining tavsifi: to'rtburchak kanallardagi ikki o'lchovli elektrodlarda oqim vizualizatsiyasi, bosim pasayishi va massa tashish. Elektrokimyo. Sotsialistik partiya. 167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Toraygan kesimli kapillyarlarda Jamin effektining asosiy parametrlari. J. Gasoline.fan.Britain.196, 107635 (2021).