«Исследование течения малосжимаемой среды через дросселирующее устройство регулируемого типа «сопло-заслонка» с использование МКЭ

Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого», г. Гомель, Республика Беларусь

И.Н. Головко, Н.М. Лапухина.

Гидромеханическое устройство «сопло-заслонка» по принципу действия является регулируемым дросселем, состоящим из двух деталей: сопла 3 и заслонки 2, укрепленной на достаточно большом плече, позволяющем считать перемещения ее относительно сопла поступательными. С помощью заслонки 2 можно перекрывать выходное отверстие сопла 3, регулируя давление в камере 4 и следовательно расход жидкости из сопла 3. Камера 4 соединяется с исполнительным гидравлическим двигателем 5. На входе в сопло установлен дроссель 1 постоянного сопротивления. Для питания двух полостей гидродвигателя применяют схему с двумя соплами, при использовании которой обеспечивается практически полная разгрузка заслонки от сил скоростного напора струи жидкости.

Рисунок 1.- Схема системы управления с управляющим каскадом сопло-заслонка

Для проведения моделирования используется лабораторная установка на которую установлено сопло, для исследования течения малосжимаемой среды была определена геометрия сопла и построена двумерная геометрия расчетной области с использованием средств геометрического моделирования ANSYS.

Исследование дозвукового движения струи было изучено с использованием программного комплекса ANSYS, в котором была задана геометрия используемой установки и прослежены изменения скоростей.

Нанесена сетка методом конечных элементов. Разбиение линий геометрий показана на рисунке 2:

Рисунок 2 - .Двумерная геометрия исследуемой полости

Далее в результате работы с ANSYS Flotran были получены вектора скоростей (рисунок 3), градиентов скоростей (рисунок 4) и линий тока (рисунок 5) в заданной геометрии соответственно.

Рисунок 3 – Вектора скоростей

Рисунок 4 – График распределения градиента скоростей

Рисунок 5 – График распределения линий тока

В результате с использование построенной модели можно получить линии тока (значения векторов скоростей в узлах расчётной области) и поля давлений в расчетной области «сопло-заслонка» при различных перемещениях пластинки относительно сопла, а также по значениям величин давления, действующих в расчетной области и векторов скоростей можно определить расходно-перепадную характеристику, которая может быть использована для последующего анализа с целью корректировки диаметров и формы проточной полости сопла.

Литература

1. Башта, Т.М., Руднев, С.С. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов. М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

2. Биркгоф, Г. Гидродинамика. / Г. Биркоф, перевод со второго английского издания под редакцией М.И Гуревича, В.А. Смирнова. – Москва, 1963. –245 с.

3. Прандтль, Л., Титьенс, О. Гидро-и аэромеханика. Том второй. Движение жидкостей с трением и технические приложения. / Л. Прандтль, О. Титьенс; перевод с нем. Г.А. Вольперта. – М.: Ленинград, 1935. – 321 с.

4. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа. / Л.Г. Лойцянский. – М.: Дрофа, 2003. –840 с.

5. http://www.ansyssolutions.ru