Втрати тиску під час течії електропровідної рідини місцевими опорами трубопроводу

  • Н.Б. Чернецька-Білецька Cхідноукраїнський національний університет імені Володимира Даля
  • А.С. Роговий Національний технічний університету «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна
  • М.В. Мірошникова Cхідноукраїнський національний університет імені Володимира Даля
Ключові слова: електропровідна рідина, раптове розширення, раптове звуження, чисельний розрахунок, магнітна гідродинаміка

Анотація

На основі чисельного моделювання течії електропровідної рідини в трубопроводі з місцевими опорами визначено залежності коефіцієнтів втрат тиску під час течії в раптовому розширенні та раптовому звуженні. Розрахунок здійснено на основі вирішення рівнянь Нав’є-Стоксу осереднених за Рейнольдсом із SST (ShearStressTransport) моделлю турбулентності. Верифікацію програмного продукту проведено шляхом порівняння результатів експериментів з результатами чисельного моделювання.Дія магнітного поля приводить до зниження середньої та максимальної швидкостей, до збільшення швидкості в прикордонному шарі для течії електропровідної рідини в раптовому розширенні. На відміну від раптового звуження, в раптовому розширенні можна спостерігати відмінність картин течії за дії поперечного магнітного поля. Як для раптового звуження, та і для раптового розширення залежності відносних втрат повного тиску від числа Гартмана мають квадратичну залежність.

Посилання

1. Sabu A.S., Mathew A., Neethu T.S., George K.A. Statistical analysis of MHD convective ferro-nanofluid flow through an inclined channel with hall current, heat source and soret effect. Thermal Science and Engineering Progress, 2021. 22, pp. 100816.

2. Nijhawan P., Singla M.K., Gupta J. A Proposed Hybrid Model for Electric Power Generation: A Case Study of Rajasthan, India. IETE Journal of Research,2021. pp. 1-11.

3. Frank M. Visual analysis of two-dimensional magnetohydrodynamics.Phys.Fluids, 2001. vol.13, pp. 2287-2295.

4. Gedik E., Kurt H., Recebli Z. CFD simulation of magnetohydrodynamic flow of a liquid-metal galinstan fluid in circular pipes. Fluid Dynamics and Materials Processing, 2013. 9(1), pp. 23-33.

5. Attia H.A., Ahmed M.E. Circular pipe MHD flow of a dusty Bingham fluid. Journal of Applied Science and Engineering, 2005. 8(4), pp. 257-265.

6. Сёмин Д.А., Роговой А.С. Влияние типа и размера расчетных сеток на точность расчета течений в вихрекамерных нагнетателях. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати. Харків: НТУ «ХПІ». 2016. № 41 (1213). С. 70-77.

7. Сёмин Д.А., Роговой А.С., Левашов А.Н., Левашов Я.Н. Верификация расчетов течений в вихрекамерных устройствах. Вісник НТУУ "КПІ". Сер. Машинобудування, 2016. № 2 (77).С. 71-78.

8. Hartmann J., Lazarus F. Hg-dynamics II. Theory of laminar flow of electrically conductive Liquids in a Homogeneous Magnetic Field,1937. 15(7).

9. Alfvén H. Magnetohydrodynamics and the thermonuclear problem. Proceedings of the Second Nations International Conference. Vol. 31. 1958.

10. Davidson P.A. Magnetohydrodynamics in materials processing. Annual Review of Fluid Mechanics, 1999. 31(1), pp. 273-300.

11. Takeuchi J., Satake S.I., Morley N.B., Kunugi T., Yokomine T., Abdou M.A. Experimental study of MHD effects on turbulent flow of Flibe simulant fluid in circular pipe. Fusion Engineering and Design, 2008. 83(7-9), pp. 1082-1086.

12. Zhang X., Pan C., Xu Z. Experimental investigations on liquid metal MHD turbulent flows through a circular pipe with a conductive wall. Fusion Engineering and Design, 2017. 125, pp. 647-652.

13. Csizmadia P, Till S, Hos C. An experimental study on the jet breakup ofBingham plastic slurries in air. Exp Therm Fluid Sci, 2019,102, pp. 271-278.

14. Liu M, Duan YF. Resistance properties of coalewater slurry flowing throughlocal piping fittings. Exp Therm Fluid Sci, 2009, 33(5), pp.828-837.

15. Rogovyi A., Korohodskyi V., Medvediev Ye. Influence of Bingham fluid viscosity on energy performances of a vortex chamber pump. Energy, 2021. Vol. 218. pp. 119432.

16. Meng Z., Zhang S., Jia J., Chen Z., Ni M. AK‐Epsilon RANS turbulence model for incompressible MHD flow at high Hartmann number in fusion liquid metal blankets. International Journal of Energy Research, 2018. Vol. 42(1), pp. 314-320.

17. Rogovyi A.S. Verification of fluid flow calculation in vortex chamber superchargers. Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. Харьков, 2016. Вып. 39. С. 39-46.

18. Tavangar S, Hashemabadi SH, Saberimoghadam A. CFD simulation for secondarybreakup of coalewater slurry drops using OpenFOAM. Fuel ProcessTechnol 2015.132. pp.153e63.

19. Chernetskaya-Beletskaya N., Rogovyi A., Baranov I., Krut A., Miroshnikova M., Bragin N. Increasing the efficiency of highly concentrated coal-water fuel based on the simulation of non-Newtonian fluid flow. In MATEC Web of Conferences 2019. Vol. 294, pp. 01009.

20. Сьомін Д.О., Роговий А.С. Вихорокамерні нагнітачі: монографія. Харків. ФОП Мезіна В.В. 2017. 204 с.

21. Роговий А. С. Розробка теорії та методів розрахунку вихорокамерних нагнітачів : дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.05.17 / Харківський нац. автомобільно-дорожній ун-т. Харків, 2017. 364 с.

22. Чернецька-Білецька Н.Б., Роговий А.С., Баранов І.О., Мірошникова М.В. Математична модель просторової тривимірної течії водовугільного палива. Вісник СНУ ім. В.Даля. Сєвєродонецьк: Вид-во Східноукр. нац. ун-ту ім. В.Даля. 2018. №1 (242). С. 159-164.

23. WidlundO. Implementation of MHD model equations in CFX 4.3.2000.

24. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. для вузов. 7-е изд., испр. М.: Дрофа 2003. 840 с.

25. Гарбарук А.В., СтрелецМ. Х., ШурМ.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений, учеб. пособие, Издательство Политехнического университета, Спб, 2012, 88 с.

26. Matyushenko A. A., Stabnikov A. S., Garbaruk A. V. Criteria of computational grid generation for turbulence models taking into account laminar-turbulent transition. In Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1400, No. 7. pp. 077047.

27. Ansys C.F.X. Solver Theory Guide. Release 2019 R3. Canonsburg: ANSYS. 2019.

28. Zhang H., Li J., Wang Z., Xu Y., Lai Y. The numerical modeling of melt flow and mhd instabilities in an aluminum reduction cell. JOM, 2010. 62(11), pp. 26-31.

29. Han X., Sagaut P., Lucor D. On sensitivity of RANS simulations to uncertain turbulent inflow conditions, Comput. Fluids. 2012. Vol. 61. pp. 2-5.

30. Сьомін Д.О., Павлюченко В.О., Мальцев Я.І., Войцеховський С.В., Роговий А.С., Дмитрієнко Л.В., Мальцева М.О. Вихрові виконавчі пристрої: В 2-х частинах: Монографія. Луганськ: вид-во СНУ ім. В.Даля, 2009. Ч.1 Однорідні робочі середовища. 256 с.

31. Launder B.E., SpaldingD.B. The numerical computation of turbulentflows. Computer Methods in Appl. Mech. and Eng., 1974. 3. pp. 269–289.

Опубліковано
2021-09-10
Як цитувати
Чернецька-Білецька, Н., А. Роговий, і М. Мірошникова. «Втрати тиску під час течії електропровідної рідини місцевими опорами трубопроводу». ВІСНИК СХІДНОУКРАЇНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ імені Володимира Даля, вип. 5 (269), Вересень 2021, с. 69-75, doi:10.33216/1998-7927-2021-269-5-69-75.