Методика экспериментальных исследований

Эксперименты по влиянию добавок полимеров и ПАВ на течения со свободными границами (каверны, струи) проводились с немасштабными макетами в гидротрубе гравитационного типа лаборатории гидродинамики больших скоростей Института гидромеханики НАН Украины. Сечение рабочего участка 340 × 340 мм.

Скорость потока 8,9 м/сек. Стенки и дно лотка выполнены из стекла, что позволяло изучать геометрию пространственных каверн за кавитатором.

Каверна создавалась путем поддува воздуха в область разрежения за кавернообразующим насадком, установленном по оси потока с помощью ножа и державки (рис.1). По каналам в ноже и державке подавался сжатый воздух к насадку, полимерный раствор в кольцевую щель перед ним и давление в каверне Р_к измерялось водяным пьезометром.

Эксперименты проводились с кольцевым насадком диаметром равным 57 мм. Число Рейнольдса в опытах равно Re = 4,45∙10⁶, число Фруда Fr = 11,9. Число кавитации определялось по формуле

ᴂ = = ,

где Н = 165 мм – глубина погружения насадка.

В водометную струю раствор полимера подавался через смеситель, расположенный на подводящем трубопроводе.

Схематично немасштабный макет и расположение оборудования изображено на рис.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение снижающих турбулентное трение жидкостей добавок полимеров и поверхностно – активных веществ в поток воды на границе с каверной увеличивает геометрические размеры каверны или уменьшает количество потребляемого газа на ее поддержание.

Добавки высокомолекулярных полимеров более эффективны для стабилизации каверны по сравнению с добавками ПАВ. Для достижения одинаковых эффектов по увеличению размеров каверны или уменьшению количества потребляемого для ее поддержания газа концентрация ПАВ (метаупона) должна быть на порядок больше концентрации полимера (полиэтиленоксида).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грейнер Л. Гидродинамика и энергетика подводных аппаратов.-

Л.: «Судостроение». 1978. 384 с.

2. Титов И.А., Егоров И.Т., Дробленков В.Ф. Ходкость быстроходных судов. – Л.:»Судостроение», 1979, 256 с.

3. Басин А.М., Короткин А.И., Козлов Л.Ф. Управление пограничным слоем судна. – Л.: «Судостроение», 1968, 491 с.

4. Повх И.Л. Гидродинамика и жизнь. – Киев: о-во «Знание» УССР, 1981, 64 с.

5. Повх И.Л. Снижение сопротивления трения – основной источник экономии энергии. – Изв.высш.учебн.заведений СССР. Энергетика, 1984, №5, с.59-68.

6. Пилипенко В.Н. Влияние добавок на пристенные турбулентные течения. – В кн. : Итоги науки и техники. ВИНИТИ АН СССР. Сер.: Механика жидкости и газа, 1980, с.156-257.

7. Повх І.Л., Ступін О.Б. Проблема зменшення турбулентного тертя добавками. – Вісник АН УРСР, 1979, №10, с.55-65.

8. Tome B.A. Some obocrvations on the blow of linear polymer solutions through straight tubes at large Reynolds number. – In: Proc.Intern.Congr.Rheol., Sheninger, 1948. Amsterdam: Horth-Hollend Publ.Co., 1949, vol. 11, p.135-142.

9. Mysels K.I. Early experiments with viscous drag reduction. – Chom.Eng.Prod.Symp.Ser., 1971, vol.67, p.45-49/

10. Virk P.S. Drag reduction fundamentals, - AICHE Iournal, 1975, vol.21, p,625-656

11. Ламли Дж.Л. Эффект Томса: аномальное явление при турбулентном течении разбавленных растворов линейных высокомолекулярных полимеров. – В об.переп.: Механика, 1969, т.114, №2, с.70-89.

12. Хойт Дж.У. Влияние добавок на сопротивление трения в жидкости. – Теор.основы инж.расчетов, 1972, т.94, №2, с.1-31.

13. Hoyt I.W. Rocent progress in polymer drag reduction. – Collog.int CNRS, 1975, p.133-215.

14. Петрова И.М. Гидробионика в судостроении. – ЦНИИТЭИС, 1970, с.165-220.

15. Savinc I.C. Contracts in the solution drag reduction characteristics of polymeric solutions and miccellar systems. – In: Vlocous Drag Reduction. New York: Plonun Press, 1969, p.183-212/

16. Хабахпашева Е.М., Перепелица Б.В. Поля скоростей и турбулентных пульсаций при малых добавках к воде высокомолекулярных веществ. – Инж.-физ., т.13, №4, с.598-601.

17. Хабахпашева Е.М., Перепелица Б.В. Об особенностях пристенной турбулентности в потоках воды с высокомолекулярными добавками. - Инж.-физ.,т. 18, №6, с.1094-1097.

18. Хабахпашева Е.М. Особенности пристенной турбулентности при течении воды с малыми добавками высокополимеровю – Минск, 1975, 24 с.

19. Михайлова Е.С., Хабахпашева Е.М. Пристенная турбулентность при течении слабого раствора полиакриламида. – Новосибирск, 1976, с.58-68.

20. Хабахпашева Е.М. Теплообмен при турбулентном течении воды, содержащей высокомолекулярные добавки. – Минск, 1975, 16 с.

21. Перепелица Б.В. Некоторые свойства крупномасштабных структур в турбулентном потоке воды и слабых растворов полимеров. – Новосибирск, 1983, с.31-38.

22. Хабахпашева Е.М. О влиянии малых полимерных добавок на пристенную турбулентность. – Новосибирск, 1981, с.55-81.

23. Шабрин А.Н. О влиянии полимерных добавок на некоторые компоненты баланса энергии турбулентного потока. – Мех.жидкости и газа, 1073, №1, с.53-58.

24. Грешилов Е.И., Евтушенко А.В., Лямшев Л.М. Гидродинамические шумы и эффект Томса. – Акуст.ж., 1975, т.21, вып.3, с.396-404.

25. Клайн С., Рейнольдс У., Шрауб Ф., Ранстэдлер П. Структура турбулентных пограничных слоев. – Мир, 1969, т.1116, №4, с.41-78.

26. Повх И.Л., Ступин А.Б., Асланов П.В. Особенности турбулентной структуры потоков с добавками поверхностно – активных веществ и полимеров. – Наука, 1987, с.152-162.

27. Ellis A.T., Hoyt I.W. Some Effects of Macromolecules on Cavitation Inception. – New York, 1968, p.2.

28. Эллис.Уо.Дин. Усиление и подавление кавитационных эффектов в высокоскоростных потоках воды с растворенными макромолекулярными присадками. – «Мир», №3, 1970, с.56.

29. Hoyt I.W. The Influence of Polymer – Secreting Organisms on Fluid Friction and Covitation, TP – 4364, 1967.

30. Van der Meulen I.H.I., “Cavitation Suppression by Polymer Injection”, New York, 1973, p.48.

31. Huang T.T., “Comments on Cavitation Inception”, Soo Paulo, vol.1, 1971, p.6-10.

32. White I.R. “Propeller cavitation in solution of polyethylene oxide”, Monterey, 1971.

33. Хойт Дж. Влияние полимерных добавок на кавитацию в струе жидкости. – Теоретические основы инженерных расчетов, №2, 1976, с.342, «Мир»