Способ определения гидравлически эквивалентных шероховатостей

Способ определения гидравлически эквивалентных шероховатостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 972166 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.06.80 (21) 2942750/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.11.82.Бюллетень №41

Дата опубликования описания 17.11.82 (51) М Кл

F I D I/06

G 01 В 13/22

Государствелный комитет

53) УДК 532.526 (088.8) по делам кзобретенкй и открытий (72) Авторы изобретения

В, ф Потемкин и Г. А- Дреицер

Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской евол6ттйИ..,,"", ;. авиационный институт им. Серго Орджоникидзст" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИ

ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ШЕРОХОВАТОСТЕЙ

Изобретение относится к гидравлике и аэродинамике, включая как внутреннее, так и внешнее обтекание жидкостью (газом) твердых тел с шероховатой поверхностью.

Известен способ определения гидравлически эквивалентных шероховатостей поверхностей, обтекаемых турбулентным потоком, путем измерения размера шероховатости и характерного линейного размера потока.

По этим данным вычисляют относительную величину (высоту) элементов шероховатости, равную отношению характерного размера шероховатости (средняя высота элементов шероховатости) к характерному размеру потока (например, радиусу трубы) (1).

Недостаток известного способа — небольшая точность. Это объясняется тем, что характер течения турбулентного пограничного слоя на шероховатой поверхности зависит не только от средней высоты шероховатостей, но также от плотности их размещения на поверхности, от формы элементов шероховатостей и других факторов.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что измеряют один из параметров продольной скорости в пристенной части пограничного слоя

5 потока и расстояние до стенки, строят профили этого параметра продольной скорости и определяют слой с характеристическим параметром, по расстоянию от которого до стенки судят о величине гидравлически эквивалентной шероховатости.В качестве параметра продольной скорости можно измерять ее среднеквадратичную пульсацию, а в качестве слоя с характеристическим параметром определять слой с максимальной среднеквадратичной пульсацией. Можно также в качестве параметра продольной скорости измерять среднюю составляющую продольной скорости, а слой с характеристическим параметром определять по излому профиля средней продольной скорости. о При осуществлении предлагаемого способа выбор в качестве величины гидравлически эквивалентной шероховатости расстояния от стенки до слоя с характеристическим параметром обусловлен тем, что на

972166

10

35

Формула изобретения

S5 (2) расстоянии от степки =ур, однозначно определяемом соотношением поверхности у =у соответствуют максимальное значение среднеквадратичной пульсации продольной скорости и излом профиля средней продольной скорости, где Р— плотность жидкости; 1 -- кинематический коэффициент вязкости; 7p — касательное напряжение на стенке; (— — значение средней продольной скорости на расстоянии Y =Y от стенки.

Следовательно, по измеренному профилю среднеквадратичной пульсации продольной скорости или профилю средней продольной скорости можно однозначно определить расстояние Ч=, от стенки до поверхности максимума профиля пульсации или до поверхности излома профиля средней продольной скорости. Это расстояние у является более общим характерным размером шероховатости по сравнению со средней высотой элементов шероховатости, используемой в известном способе, поскольку конкрет»ое значение у обусловлено как средней высотой элементов шероховатости, так и плотностью их размещения на поверхности, формой элементов шероховатостей и другими факторами.

При помощи термоанемометрической системы производят измерения как расстояний

or поверхности, обтекаемой турбулентным потоком. (координатником), так и величин сигналов датчиков, соответствующих продольной скорости или ее среднеквадратичной пульсации.

В случае измерения среднеквадратичной пульсации определяют слой с ее максимальным значением и измеренное расстояние от стенки Y=Y до этого слоя выбирают в ка5 честве размера шероховатости.

При измерении продольной скорости определяют слой с изломом средней продольной скорости и измеренное расстояние от стенки у=-у,до этого слоя выбирают в каS честве размера шероховатости.

В зависимости от типа шероховатой поверхности существуют два варианта отсчета (измерения) у от шероховатой поверхности при турбулентном течении: от приведенной поверхности (приведенного диаметра для трубы) и от внутренней поверхности (внутреннего диаметра для трубы).

Приведенная поверхность определяется экспериментально поливкой жидкостью (водой) шероховатой поверхности (путем определения количества воды, заполнившей впа.,ины). В случае шероховатой трубы приведенный диаметр где V — внутренний объем участка трубы;

L — его длина. О величине объема V судят по объему заполнившей его жидкости. Поскольку ось трубы однозначно определена, то расстояние у измеряют от поверхности, находящейся от оси трубы на расстоянии, равном 0,5DÄp. В случае шероховатой поверхности на пластине жидкостью покрывают пластину непосредственно до полного погружения выступов, тогда объем жидкости равен

V = HLt„p, (3) где L — длина пластины; Н вЂ” цгирина пластины. Из (3) определяют значение,р, от которого ведут отсчет у. Так, расстояние у от шероховатой поверхности определяют для большинства видов шероховатой поверхности, которые характеризуются существенным вкладом вихревых зон, образующихся на шероховатой поверхности, в результирующий турбулентный поток. В отдельных случаях происходит взаимное экранирование выступов, в результате чего основной поток слабо проникает во впадины. Это возможно при особом типе шероховатосги, когда из-за относительно большой глубины впадин образующиеся во впадинах вихревые зоны вносят малый вклад в результирующее течение жидкости в направлении основного потока. В этом случае измеряют от внутреннего диаметра в случае течения в шероховатой трубе или от вершин выступов, образующих внутреннюю поверхность, в случае течения на пластине.

Шероховатости разных видов являются эквивалентными, если они характеризуются одним и тем же значением размера шероховатости.

1. Способ определения гидравлически эквивалентных шероховатостей поверхностей, обтекаемых турбулентным потоком, путем измерения размера шероховатости и характерного линейного размера потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют один из параметров продольной скорости в пристенной части пограничного слоя потока и расстояние от стенки, строят профили этого параметра продольной скорости и определяют слой с характеристическим параметром, по расстоянию от которого до стенки судят о величине гидравлически эквивалентной шероховатости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве параметра продольной скорости измеряют ее среднеквадратичную пульсацию, а в качестве слоя с характеристическим параметром определяют слой с максимальной среднеквадратичной пульсацией.

972166

Составитель А. Теверовский

Редактор Л. Торинец Те хред А. Бо йка с Корректор О. Билак

Заказ 7666/23 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве параметра продольной скорости измеряют среднюю составляющую продольной скорости, а слой с характеристическим параметром определяют по излому профиля средней продольной скорости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Nikuradse. Т. Stromungsgesetze in rauhan Rohren. Aus dern Kaiser Wihelm 1nst.

fur Stromungforschung, (iottingen, Berlin

VDI — Veri., 1933, 22 s.