Материалы

Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления деформированных сеток

• 
• 

Рейтинг:   / 0

ПлохоОтлично 

Подробности

Категория: Содержание №5 2020

Обновлено 31 Октябрь 2020

Опубликовано 31 Октябрь 2020

Просмотров: 158

Authors:

Н. О. Позднышев, orcid.org/0000-0002-1701-2257, Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» имени М.К. Янгеля», г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С. А. Давыдов, orcid.org/0000-0002-4142-7217, Днепровский национальный университет имени Олеся Гончара, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 повний текст / full article

Abstract:

Цель. Экспериментальное подтверждение и уточнение методики расчёта коэффициента гидравлического сопротивления сеток с квадратными ячейками микронных размеров для случая деформированных сеток, форма ячеек которых отличается от квадратной.

Методика. Для достижения цели исследования, используется расчестно-экспериментальная методика. На основе полученной математической модели деформированной ячейки сетки определяется теоретическое значение коэффициента гидравлического сопротивления деформированной сетки. С помощью продувки образцов сетки воздухом экспериментально определяются величины потерь давления на сетках и их коэффициента гидравлического сопротивления. В результате сравнения аналитических расчетов и экспериментальных результатов определяется уточняющий эмпирический коэффициент формы.

Результаты. Экспериментально определены величины гидравлических потерь давления в зависимости от скорости потока на различных типах сеток с различным значением угла переплетения волокон.

Научная новизна. Установлено, что при одинаковых значениях коэффициента живого сечения сетки, значения коэффициента гидравлического сопротивления деформированных сеток ниже, чем недеформированных. Это свидетельствует о влиянии формы ячейки не только за счет изменения коэффициента живого сечения, но и характера обтекания потоком волокон сетки при изменении ее формы с квадратной на ромбовидную. Экспериментально установлено, что данное влияние становится существенным при углах переплетения волокон сетки меньше 80° и может быть учтено посредством эмпирического коэффициента формы. Характер зависимости коэффициента формы от угла переплетения волокон имеет вид полиномиальной функции 3-й степени.

Практическая значимость. Показано, что с помощью деформирования структуры плетения волокон сетки возможно снизить коэффициент ее гидравлического сопротивления по сравнению с недеформированной сеткой, имеющей такой же коэффициент живого сечения. С помощью полученной зависимости для коэффициента формы уточнена аналитическая методика расчета коэффициента гидравлического сопротивления деформированных сеток в зависимости от угла переплетения их волокон. Методика заключается в нахождении произведения коэффициента гидравлического сопротивления, рассчитанного на основе зависимостей для недеформированных сеток, и значения коэффициента формы в зависимости от угла переплетения волокон.

References.

1. Huang, S., Zhang, X., Tafu, M., Toshima, T., & Jo, Y. (2015). Study on subway particle capture by ferromagnetic mesh filter in nonuniform magnetic field. Separation and Purification Technology, 156, 642-654. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.10.060.

2. Mondal, S., Wu, C. H., Sharma, M. M., Chanpura, R. A., Par­lar, M., & Ayoub, J. A. (2016). Characterizing, designing, and selecting metal mesh screens for standalone-screen applications. SPE Drilling & Completion, 31(02), 85-94. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.10.060.

3. Hweij, K. A., & Azizi, F. (2015). Hydrodynamics and residence time distribution of liquid flow in tubular reactors equipped with screen-type static mixers. Chemical engineering journal, 279, 948-963. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.05.100.

4. Avila-Marin, A. L., Fernandez-Reche, J., Casanova, M., Caliot, C., & Flamant, G. (2017). Numerical simulation of convective heat transfer for inline and stagger stacked plain-weave wire mesh screens and comparison with a local thermal non-equilibrium model. In AIP Conference Proceedings, 1850(1), (pp. 030003). AIP Publishing LLC. https://doi.org/10.1063/1.4984346.

5. Hartwig, J. W. (2017). Propellant Management Devices for Low-Gravity Fluid Management: Past, Present, and Future Applications. Journal of Spacecraft and Rockets, 54(4), 808-824. https://doi.org/10.2514/1.a33750.

6. Davydov, S. O., & Horelova, K. V. (2012). History of design development and prospects of using tools to provide continuity of fuel based on capillary strength. Visnyk Dnipropetrovskoho Universytetu. Seriia istoriia i filosofiia nauky i tekhniky (20), 160-164.

7. Hartwig, J. W. (2015). Liquid acquisition devices for advanced in-space cryogenic propulsion systems. Academic Press, 488. https://doi.org/10.1016/C2014-0-03511-3.

8. Mondal, S., Wu, C. H., Sharma, M. M., Chanpura, R. A., Parlar, M., & Ayoub, J. A. (2016). Characterizing, designing, and selecting metal mesh screens for standalone-screen applications. SPE Drilling & Completion, 31(02), 85-94. https://doi.org/10.2118/170935-PA.

9. Yershin, S. A. (2017). Experimental Study of Channel Flow with Porous Walls. In Paradoxes in Aerohydrodynamics, (pp. 149-173). Cham^ Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-25673-3_6.

10. Pozdnyshev, M. O. (2012). Influence of deformity of mesh weave structure on project parameters of a netted phase separator. Visnyk Dnipropetrovskoho Universytetu. Seriia raketno-kosmichna tekhnika, 20(4), 227-236.

11. Pozdnyshev, M. O. (2013). Hydrodynamic characteristics of meshes with changed weave structure. Systemne proektuvannia ta analiz kharakterystyk aerokosmichnoi tekhniky, (15), 75-80.

12. Yoshida, Y., Inoue, Y., Shimosaka, A., Shirakawa, Y., & Hidaka, J. (2015). Numerical Simulation of Flow Resistivity of Metal Woven Mesh. Journal of Chemical Engineering of Japan, 48(7), 545-555. https://doi.org/10.1252/jcej.14we148.

13. Cohen, M. (2015). Modelling of Airflow through Wire Mesh Security Screens. The UNSW Canberra at ADFA Journal of Undergraduate Engineering Research, 8(1).

14. Okolo, P. N., Zhao, K., Neri, E., Kennedy, J., & Bennett, G. J. (2015). CAA noise reduction parametric study of mesh screens applied to landing gears. In 22^nd International Congress on Sound and Vibration, 12.

15. Okolo, P. N., Zhao, K., Kennedy, J., & Bennett, G. J. (2017). Numerical Modeling of Wire Screens for Flow and Noise Control. In 23 ^rd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, (p. 3700). https://doi.org/10.2514/6.2017-3700.

16. Azizi, F. (2019). On the pressure drop of fluids through woven screen meshes. Chemical Engineering Science, 207, 464-478. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.06.046.

17. Idelchik, I. E. (2017). Flow Resistance: A Design Guide for Engineers. CRC Press.

18. Pozdnyshev, M. O. (2019). Diffraction method for measuring geometrical parameters of meshes. Systemne proektuvannia ta analiz kharakterystyk aerokosmichnoi tekhniky, (26), 108-114.

• < Назад
• Вперёд >