автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Метод газогидравлической аналогии в приложении к решению нестационарных задач гидромеханики корабельных систем

Р Г о М

О б ЯН1 1? САНКТ-ПЕТЕБУРГСХИЙ ГОСЗГДАРСТВЕННЫЙ

ЮРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ц У Р Е Н К О ЮРИЙ ИВАНОВИЧ

УДК 533.628.072.001.57:532.5.013.2

За правах рукописи

МЕТОД ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АНАЛОГИИ В ПРИЛОЖЕНИИ К РЕШЕНИЮ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЗАДАЧ ГИДРОМЕХАНИКИ КОРАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

05.08.03 - Проектирование и конструкция судов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор ФАДЦЕЕВ Ю.И.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, профессор СУНЦОВ H.H., - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник БАРБАНЕЛЬ Б.А.

Ведущая организация - ЦКБ МТ "Рубин".

Защита диссертации состоится

в часов на заседании диссертационного совета K-G53.23.03 з Санкт-Петербургсксм государственном морском техническом университете по адресу : 1900С8, Санкт-Петербург,Лоцманская,3.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Отзывы на автореферат просим направить з адрес диссертационного совета К-053.23.03.

Автореферат разослан '

1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент КРАСНИЦКИЙ А.Я.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ . Современный уровень и дальнейшее развитие техники неразрывно связаны с интенсификацией режимов работы как отдельных машин,аппаратов,так и целых корабельных систем и устройств. В этой связи зажное значение приобретают исследования и расчеты нестационарных процессов в трубопроводах корабельных систем, систем управления,систем морского трубопроводного транспорта.

Обычно используемый для исследования стационарных режимов работы систем и устройств экспериментальный метод в ряде случаев затруднительно применить к нестационарным процессам по причине сложности организации подобных экспериментов. 3 силу этого при исследованиях нестационарных процессов широко используются методы математического моделирования.

Наиболее ответственный этап исследований,связанных с нестационарными процессами,состоит з построении рациональной математической модели физических явлении, которая должна обеспечить необходимую точность расчетов и отражать их основные качественные особенности.Применяемая з настоящее время з качестве основной з практических расчетах нестационарных процессов в корабельных системах одномерная модель течения,базирующаяся на использовании гипотезы кзазисташонарности, з случае быстротекущих переходных процессов з некоторых случаях приводит к значительным (до 30 I) погрешностям з определении гидродинамических характеристик потока.

Особой трудностью лри разработке математической модели нестационарного течения з трубопроводах является определение амплитудно-фазовых характеристик нестационарных физических зе-личин - скорости, плотности, давления одновременно зо многих точках живых сечений потека.При этом экспериментальная аппаратура по возможности не должна зяоеить искажений в исследуемое течение, обладать очень малой инерционностью при одновременном измерении характеристик з физическом эксперименте. Разработанная в настоящее время экспериментальная аппаратура еще не з

полной мере удовлетворяет этим требованиям,что затрудняет создание адекватной модели нестационарного течения,не опирающейся на гипотезу квазистационарности.

Решение этой проблемы предлагается вести на основе использования метода газогидравлической аналогии, который позволяет проводить исследования процессов нестационарного взаимодействия элементов корабельных систем и устройств со значительным (до 1000 - кратного ) замедлением во времени.

Настоящая работа выполнена в связи с необходимостью создания методики учета влияния нестационарвости на гидродинамические процессы в трубопроводах и при работе отдельных корабельных устройств, что позволит обоснованно назначать границы применения гипотезы квазистационарности и обосновать запасы мощности насосов, вентиляторов и других источников энергии в корабельных трубопроводных системах .

ДЕЛЫ) РАБОТЫ является определение влияния нестадаонарнос-ти течения на величину гидравлических сопротивлений.Для достижения поставленной цели в работе последовательно решались следующие задачи:

- обоснование применения метода газогидравлической аналогии (ГГА) для исследования дозвуковых течений в корабельных системах;

- разработка техники и методики проведения экспериментов на установке ГГА;

- обоснование бесконтактного оптического метода для определения поля гидродинамических давлений при моделировании нестационарных процессов;

- обоснование применения метода ITA для моделирования одномерных нестационарных течений в трубопроводах;

- экспериментальное аналоговое исследование простейших , типов местных сопротивлений;

- разработка методов учета влияния нестационарности течения на величину местных сопротивлений в трубопроводах;

- обоснование границ применимости гипотезы квазистационарности при проведении расчетов переходных процессов в трубопроводах корабельных систем.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Проведенное исследование носит экспериментальный характер, для него характерны следующие методические приемы:

- анализ физической картины процессов,сопровождающих нестационарные течения реальных жидкостей и газов в трубопроводах корабельных систем и воды в гидролотке установки ГГА;

- определение границ применимости метода ГГА;

- разработка методов проведения аналогового эксперимента, обеспечивающего минимальные погрешности измерений;

- разработка методов пересчета результатов модельных экспериментов на натуру;

- анализ экспериментальных данных и разработка рекомендаций по учету влияния нестационарности на гидромеханические характеристики элементов судовых систем;

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационной работы определяется тем, что в ней:

- разработан бесконтактный оптический метод измерения глубин потока з гидролотке установки ГГА, позволяющий производить определение мгновенного поля гидродинамических давлений на модели течения;

- разработаны методы устранения некоторых погрешностей при проведении аналогового эксперимента на установке ГГА;

- обосновано применение метода газогидравлической аналогии для моделирования струйных дозвуковых течений газа,.жидкости и двухфазных сред з трубопроводах корабельных систем;

- обоснована методика проведения моделирования одномерных течений з трубах; при этом моделирование предлагается вести в канале с вертикальными стенками, поперечные размеры которого пропорциональны площади поперечного сечения натурной трубы;

- определены нестационарные коэффициенты простейших местных сопротивлений в трубопроводах;

- определены границы применимости гипотезы квазистационарности по предлагаемому критерию подобия;

-разработана расчетная методика приближенной оценки влияния нестационарности течения на величину гидравлического сопротивления трубопроводов.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ подтверждается рядом тестовых экспериментов по моделированию стационарных течений,результаты которых имеют хорошее совпадение с теоретически предсказанными, а также соответствием полученных данных фундаментальным соотношениям механики.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ДЕННОСТЬ. Разработанный метод аналогового моделирования нестационарных процессов может быть использован в научно-исследовательских и проектно-конструкторских организациях как инструмент, позволяющий исследовать нестационарные процессы взаимодействия в жидкости и газе.Полученные экспериментальные материалы обладают и общенаучной ценностью,но в основном подлежат передаче организациям, занимающимся проектированием корабельных систем.

АПРОБАНИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы были доложены на всесоюзной конференции по нестационарной гидромеханике судна (Севастополь,1982),а также на научно-технических конференциях Архангельского областного правления НТО им. А.Н. Крылова в 1982,1984,1986,1987,1990,1994,1996 годах и на заседаниях кафедры "Проектирование и конструкция корпуса судна" в Севмашвтузе. Публикации перечислены в конце автореферата.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов,заключения (162 страниц машинописного текста, 55 рисунков), библиографии (101 наименование) и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, показаны цели и методы исследований нестационарных течений в корабельных системах, определяется структура диссертации и дается краткая характеристика ее содержания.

В первом разделе приводится краткий обзор методов исследования гидродинамических процессов в корабельных трубопроводных системах.Результаты проведенного анализа показали,что разработанные к настоящему времени экспериментальные методы ориентированы на исследование только стационарных течений через мест-

ные сопротивления, при этом абсолютное большинство их ориентируется на определение простейших гидродинамических характеристик - коэффициентов местных гидравлических сопротивлений и полей осредненных местных скоростей. Одновременный замер полей скоростей течения в различные моменты времени быстропроте-кающих переходных процессов практически невозможен при существующих методах исследования, что затрудняет создание адекватной математической модели переходных процессов.В этой связи в диссертационной работе ставится задача разработки методов экспериментального определения нестационарных гидродинамических характеристик без внесения искажений в структуру потока.

Во втором разделе обосновывается возможность применения метода ГГА для исследования двумерных и одномерных течений газа, а в предельных случаях - течений несжимаемой жидкости.

Газогидравлическая аналогия- это аналогия между движением сжимаемого газа и течением тяжелей жидкости по открытому каналу . Существуют следующие виды аналогии:

- аналогия между одномерным течением газа и потоком жидкости по руслу, имеющем специальную форму поперечного сечения;

- анатогия между двумерным течением газа и движением жидкости з канале прямоугольного сечения.

Аналогия основана на тождественности обезразмеренных дифференциальных уравнений дзижения й неразрывности и реализуется при следующих допущениях:

1.Газ считается идеальным, лишенным зязкссти; рассматривается изэнтропическое плоское течение; з гидравлическом летке моделируется течение реальной жидкости;

2.Показатель изэнтропы гидравлического газа к равен 2.

3.Глубина жидкости в лотке считается малой, т.е. рассматриваются длинные волны, скорость распространения которых не за-зисит от длины волн.

4.Имеющиеся в жидкости капиллярные явления не имеют аяатогии для потока газа.

Значения аналогов приведены в таблице.

Аналоги газогидравлической аналогии

Наименование Обозначения Значения

параметров для газа аналогов

Плотность газа Р Ь

Внутренняя энергия и 0,5 е ь

Давление газа р ь2

Показатель изэнтропы к 2

Скорость звука в газе а=/(2Р/р) (/(е ь)

Число Маха М= иг /а № =иж //(8 Ь)

Характерный размер 1 1

Коэффициент давления Р=2(Р-Р0)/риг2 Р =((Ь/Ьо)2-1)/М2

Доказательство основных положений аналогии базируется на использовании уравнений движения для идеальных жидкостей, хотя аналогия реализуется при реальных свойствах потока жидкости, поэтому при моделировании нужно проводить мероприятия.уменьшающие связанные с этим погрешности.В этом-же разделе рассматривается методика проведения экспериментов на спроектированной автором установке ГГА. Обосновывается необходимость применения предлагаемого контактно-бесконтактного метода определения поля глубин потока в гидролотке с помощью оптического метода расфокусированных диафрагм.Показаны основные особенности применения разработанного метода, с помощью которого по фотографии деформированного изображения растровой решетки,помещенной под прозрачное дно гидролотка, возможно восстановление формы взволнованной поверхности воды в гидролотке.

Деформация изображения решетки возникает при прохождении через решетку и слой воды з гидролотке вертикального светового луча из-за преломления на взволнованной поверхности.Приведены формулы для определения точности предлагаемого метода,коэффициента чувствительности, диапазона измерений. Предлагаемая методика позволяет путем численного интегрирования восстанавливать зсе поле давлений вокруг ограниченного числа точек, в ко-

торых проведены контактные замеры глубин,и в которых изменение глубин во времени практически несущественно. Накладываемые в предлагаемом методе ограничения по углу волнового склона устанавливают область приложения метода для моделирования на установке ГГА течений без скачков уплотнения, т.е. для моделирования только дозвуковых течений газа.

Во второй части раздела рассмотрены методы учета погрешности измерений, вносимые капиллярным мениском на поверхности моделей в гидролотке. Теоретически определены зоны влияния капиллярности и краевые углы на поверхностях моделей из различных материалов,приведены формулы для определения величины погрешности определения глубин из-за влияния капиллярности.

Рассмотрена задача моделирования установившегося и неустановившегося течения газа в трубе переменного сечения. На основании анализа уравнений движения "гидравлического" газа в трубе и потока воды в гидролотке с вертикальными стенками выведены условия подобия одномерных течений. Показано,что ширина гидролотка и площадь поперечного сечения трубы должна удовлетворять условию:

Ь1 / Ь2 = За / (1)

где Ь1,Ь2 -ширина плоской модели" трубы в двух сечениях потока; 31,Бг-сходственные площади поперечного сечения трубопровода.

При рассмотрении неустановившихся течений з качестве основного критерия подобия рекомендуется применять аналог числа Струхаля БЬг:

аг = —^-, (2)

Оо2//^

где Бо - площадь поперечного сечения трубы;

и0 - среднерасходная скорость в характерном живом сечении.

Выражение (2) косвенно учитывает характер переходного процесса и данный безразмерный комплекс позволяет судить,в какой момент времени моделируется процесс.

В третьем разделе приводится анализ результатов исследований на установке ГГА, в которых решались следующие задачи:

- выбор оптимальных скоростей движения;

- определение влияния капиллярного мениска на результаты экспериментов;

- выбор материалов для изготовления моделей;

- разработка методики проведения экспериментов;

- разработка методики пересчета результатов испытаний на установке ГГА .моделирующей дозвуковые течения газа,на течения несжимаемой жидкости;

- сравнение результатов экспериментальных исследований с теоретическими.

Для проведения экспериментальных исследований были выбраны теоретические профили (овалы Рэнкина и тела типа симметричных авиационных профилей ), для которых на ЭВМ были проведены расчеты распределения коэффициента давления.Из различных материалов были изготовлены 9 моделей, испытывавшихся в гидролотке. На неподвижных моделях отрабатывались методы устранения злияния капиллярного мениска, которые позволили разработать следующие рекомендации:

- боковые поверхности моделей должны быть оклеены гладкой полизинилхлоридной пленкой,или должны изготовляться из полированного оргстекла;

- непосредственно перед экспериментом боковую поверхность модели необходимо обработать камфарным спиртом;

- з воду необходимо добавлять поверхностно-активные вещества (детергенты);

- до проведения эксперимента следует методом расфокусированных диафрагм определить добавку к величине коэффициента давления за счет влияния капиллярного мениска.

Эксперименты з гидролотке проводились как методом обращенного движения, так и методом протаскивания. По результатам тестовых экспериментов можно сделать следующие выводы:

- применение метода расфокусированных диафрагм позволяет с достаточной точностью определить распределение глубин по полю гидролотка;

- оптимальным диапазоном чисел Фруда по глубине (аналог чисел Маха ) является диапазон 0,3 < Рг <0,65;

- при учете всех систематических погрешностей точность определения гидродинамических характеристик позволяет изучить не только качественную, но и количественную стороны явления;

- распределение замеренных з тестовых экспериментах коэффициентов давления по поверхности моделей удовлетворительно согласуется с результатами теоретических расчетов.

3 четвертом разделе рассмотрены особенности нестационарных течений жидкости и газа в трубопроводах судовых систем на примере течений через типовые местные сопротивления: диафрагма, знезапны е сужение и расширение.На основании анализа методов расчета типовых местных сопротивлений делается вывод, что при струйном течении величина коэффициентов местных сопротивлений з трубопроводах совпадает с величиной коэффициента сопротивления плсской щели,ширина которой пропорциональна площади поперечного сечения трубы. Указанное обстоятельство делает зозмсж-ным исследование течения газа в плоской щели, в которой выполняется услозие (1),что является обоснованием применения метода ГГА для исследования местных сопротивлений в трубопроводах.

Для разработанной установки ГГА приведена методика проведения экспериментов.Результаты проведенных экспериментов показывают, что при установившихся течениях лстска в дозвуковом диапазоне скоростей экспериментальные значения коэффициентов местных сопротивлений,замеренные на установке ГГА, практически совпадают со значениями, полученными расчетом по аппрсксимаци-онным формулам А.Д.Альтшуля для режима квадратичного сопротивления. .Анализ результатов экспериментов показывает, что на установке ГГА моделируется течение через местные сопротивления в режиме квадратичного сопротивления (см. рис.1).Визуальное наблюдение дает возможность определения рециркуляционной зоны в прямолинейных трубопроводах.

- эксперимент на установке ГГА

- по формуле А.Д.Альтшуля

Г 0$

0,2-

^ / 1- sf

п

1,0

о, б о,7 o,ö qs

Рис 1. Сравнение значений стационарного коэффициента сопротивления внезапного сужения в круглых трубаа с результатами эксперимента на установке ITA.

При неустановившемся течении потока воды з гидролотке скорости и давления з любой точке изменяются со временем; кроме того, сушественно изменяется форма линий тока. Если предположить течение одномерным, а коэффициенты неравномерности кинетической энергии ось и коэффициенты неравномерности количества движения в соответствующими турбулентному течению, то для него можно записать уравнение Бернулли для потока несжимаемой жидкости (при условии <ХЬ1= <*Ь2 = = В2 = 1 ):

«1

ср

2?

где fy

Pi Pg-

, 7 д2ср ,

Pz pff

z2+- J

S о

ao

at

cp

dl + hm

1 p ä>Cp . g о

- инерционныи напор;

Äm- Анс

">2ср

2 е

dt z

- потери напора на местном сопротивлении;

Сне - нестационарный коэффициент местного сопротивления.

Нест'адаонарность течения приводит к появлению в уравнении Бернулли дополнительного слагаемого (йщ). а также изменяет и остальные слагаемые. Для потока малой глубины в случае пренебрежимо малых вертикальных ускорений воспользуемся следующей формой уравнения Бернулли {1г

1>1ср2Ь1Й1 = 2Ьг| ДгсргЬгН +

2 2 2 2 + + .„с ^^ ; (3)

где - глубина потока зо входном и выходном сечениях;

¿51,Ьг -ширина входного и выходного участков;

^2ср -среднерасходные скорости в зтих сечениях.

При определении инерционного напора используем приближенную методику. В экспериментах рассматривался поток в канале, образованном вертикальными прямолинейными стенками; протяженность местного сопротивления по потоку пренебрежимо мала. Обозначим 1\ - расстояние от первого сечения до препятствия (11=400 мм) и 1г-от препятствия до зторого сечения (12=620 мм), тогда можно записать упрощенное зыражение для инерционного напора:

р^ЗОср 5#1ср • а>2ср ,,,

— Ьм1 * ¿51^21 —— - —гт— ;

о ос 61 ас

Подстановка (4) в (3) приводит к выражению:

чнс-

еЬфгЬг ( 2 ^ л2

(5)

где <31= 1>1срЙ1Ь1 - мгновенный расход в первом сечении; Сг= йгсрЬг^г - мгновенный расход зо зтором сечении; л - степень сжатия потока (л = ¿>/Ьг) •

Таким образом,для определения коэффициента нестационарного местного сопротивления требуется экспериментальное определение следующих величин:мгновенных значений средних скоростей потока <>1ср,1}2ср; локальных ускорений 21)1Ср/Э£ , Эйгср/Э^; мгновенных значений глубин потока Й1.Л2 (геометрические характеристики

H, Ъг, Ьг, л считаются заданными).

Вычисление значений мгновенных локальных ускорений 3<11ср/3£ и 9<>2ср/Э& производилось после проведения опытов с моделированием нестационарных процессов. С целью определения локальных ускорений по графикам переходных процессов и <Зж=Г(10

производилось графическое дифференцирование в различные моменты времени переходного процесса.

Для проведения аналогового эксперимента были выбраны типовые местные сопротивления: "внезапное расширение потока","внезапное сужение потека","дроссельная шайба (диафрагма)" в трубе постоянного сечения . Данный выбор числа типовых местных сопротивлений обусловлен тем, что в трубах постоянного сечения большинство реальных местных сопротивлений действует аналогично диафрагме. Это подтверждается опытами Н.З.Левкоевой с типичными местными сопротивлениями самолетных гидросистем : коэффициенты местных сопротивлений реальных систем при одинаковых числах Рейнольдса прямо пропорциональны коэффициенту сопротивления дроссельной шайбы.

При проведении экспериментов на установке ГГА были изготовлены модели с систематически изменяющимися геометрическими характеристиками:

I. "Внезапное сужение потока" ( ¿>1=200 мм, £>2=100-180 мм, коэффициент сжатия л = 0,5 - 0,9);

2. "Внезапное расширение потока" ( ¿>1=200 мм, £>2=220-300 мм,коэффициент сжатия л - 1,1 - 1,5);

3. "Дроссельная шайба" ( £?а = Ь2 = 200 мм,коэффициент раскрытия 'диафрагмы ш = 0,4-0,8).

Глубина потока и значения средней скорости во входном и выходном сечениях замерялись единообразно для всех видов местных сопротивлений. Контрольные точки брались по оси канала на расстоянии 420мм до препятствия и 620мм за препятствием.

Для обеспечения возможности определения поля давлений при обтекании местного сопротивления под прозрачное дно гидролотка подводилась крестовая диафрагма с шагом растра 10 мм , закрепленная на расстоянии 200мм от дна гидролотка. Система электроламп обеспечивала равномерное освещение крестовой диафрагмы снизу , что обеспечивало возможность фотографирования отдельных стадий переходного процесса с помощью обычной фотоаппаратуры, и дальнейшую обработку результатов по разработанной методике.

Для каждой испытуемой модели выдерживалась единая методика проведения экспериментов.В начале опыта з выходном сечении гидроканала устанавливалась пластика - перегородка малой толщины (меньшей, чем глубина потока). При постоянной подаче воды устанавливалось течение в гидроканале, определялись стационарные характеристики . При этом на входном участке ( шириной 200мм ) устанавливался гидравлический уклон, компенсировавший влияние зязкссти; для зыходного участка определенной ширины рассчитывался по тарировочным графикам избыток ( или недостаток) гидравлического уклона.

После проведения замеров параметров установившегося течения проводилось моделирование переходного процесса при резком уменьшении давления в выходном сечении.В этом случае убиралась пластина-перегородка и одновременно включался секундомер. Начало переходкого процесса з первом и зтором сечениях фиксировалось по началу изменения глубины и средней скорости течения.В дальнейшем каждые пять секунд в контрольных течках фиксировалась глубина потока и средняя скорость.По полученным данным строились графики переходных процессов (см.рис.2).

Результаты первичной обработки графиков переходных процессов лредстазлены на рис. З.Для всех переходных процессов через каждые пять секунд проводилось фотографирование поля потока; образцы фотографий представлены в диссертации.

Графики зависимостей безразмерных коэффициентов местных сопротивлений ст аналога числа Струхаля представлены на рис.4.

1000

750

500

250

\з

ч!а

К

Г11*

25 20 15

АС

О

/О

¿0

50

4 О

Рис. 2. Переходный процесс на модели дроссельной шайбы с т = 0.7

-40

-20

ему - 60 Л > с2-'

Рис.3.Влияние нестационарности течения на величину коэффициента сопротивления модели внезапного расширения

Рис.4.Зависимость относительного коэффициента сопротивления модели внезапного расширения от аналога числа Струхаля

Проведенные экспериментальные исследования позволяют сделать следующие зыводы:

1) при отрицательных значениях величины ускорения потока наблюдается уменьшение величины коэффициентов типовых местных сопротивлений типа "внезапнее расширение пстска" я "дроссельная лгайба"; для сопротивления "внезапное сужение потока" наблюдается увеличение коэффициента местного сопротивления при тех же условиях по сразнению со стационарными значениями;

2) зеличина нестационарных коэффициентов местных сопротивлений определяется значением аналога числа Струхаля , т.е. величиной мгновенного соотношения лекального и конвективного ускорений;

3) з экспериментах не отмечено влияние предыстории течения на величину местного сопротивления , т.е. одному значению аналога числа Струхата, вычисленному з разные .моменты переходного процесса, соответствует практически одно и то же значение коэффициента местного сопротивления;

4) нестащюнарность течения существенно сказывается на веди-чине коэффициента сопротивления в достаточно узком диапазоне значений аналога чисел Струхаля ; при превышении некоторого предела автомодельности, определяемого формой местного сопротивления, нестационарный коэффициент местного сопротивления становится постоянной величиной.

При проведении инженерных расчетов переходных процессов автором предлагается следующий метод : значения коэффициентов нестационарных сопротивлений предлагается .вычислять по формуле: Снс= Сс'Г(ЗЬт). где вид функции Г(БЬТ) определяется формой местного сопротивления и числом 5ЛГ,а ¿;с-стационарный коэффициент местного сопротивления.В работе приведены формулы для вычисления г (5/1г), полученные при аппроксимации экспериментальных данных.

В тех случаях,когда ускорения потока незначительны,а требования к точности расчетов невелики, величиной |ЗЬГК0,1 можно определить границу области квазистационарности, в пределах которой с погрешностью 10-15 7. можно считать коэффициенты местных сопротивлений стационарными.Предельные значения ускорений, при которых можно течение считать квазистационарным, предлагается определять по формуле:

(а}Ср/-Эй)пред<1,11)ср2/<1 (6)

В частности, для йСр=2,0 м/с получаем при <1=0,01 м (5йСр/3£)пред=51 м/с2, а при <1=0,5 м - (&}ср/3^яред=1м/с2. Таким образом можно отметить, что нестаикскарность течения практически не сказывается в трубопроводах малого диаметра и на малоразмерных моделях спецсистем ; иначе говоря, физический эксперимент на малоразмерных моделях по определению влияния < нестационарности в принципе нецелесообразен.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

- разработан бесконтактный оптический метод измерения глубин потока в гидролотке установки ГТА,г.сзволякщй производить определение мгновенного поля гидродинамических давлений на модели течения;

- разработаны методы устранения некоторых погрешностей при проведении аналогового эксперимента на установке ГГА;

- обосновано применение метода газогидравлической аналогии для моделирования дозвуковых течений газа,жидкости и двухфазных сред в трубопроводах корабельных систем;

- обоснована методика проведения моделирования одномерных течений в трубах; при этом моделирование предлагается вести з канале с вертикачьными стенками, поперечные размеры которого пропорциональны площади поперечного сечения натурной трубы;

- определены нестационарные коэффициенты простейших местных сопротивлений в трубопроводах;

- определены границы применимости гипотезы квазистационарности по предлагаемому критерию подобия;

-разработана расчетная методика приближенной оценки влияния нестационарности течения на величину гидравлического сопротивления трубопроводов.

Основное содержание диссертации изложено з работах:

1.Наделяев А.В.Дуренко Ю.И. Установка для экспериментального исследования нестационарного ззаимодействия тел в жидкости.-3 кн.Тез.докл.на Всесоюзной конференции по нестационарной гидромеханике судна. Сезастсполь,1980,с.122-124.

2.Дуренко Ю.И.Обоснование применения метода ГГА для моделирования плоских нестационарных задач гидромеханики при малых числах Маха.Отчет по теме С1-5А-1.1982, Ленинград,ЛКИ.

3.Дуренко Ю.И.Теоретическое и экспериментальное исследование нестационарных гидравлических сопротивлений з трубопроводах с прямолинейной осью.Отчет по теме СА-1,разд.Х1-2,зтап1-2,1983, Л.ЛКИ.И г.р.Х28542 .

4.Дуренко Ю.И. Анализ результатов исследования на установке ГГА тестовых задач гидромеханики. Отчет по теме С1-5А-4, 1984,Л,ЛКИ,N Г.р.Х28544

5.Цуренко Ю.И. Теоретическое и экспериментальное исследование нестационарных гидравлических сопротивлений з трубопроводах с прямолинейней осью.Отчет по теме СА-1,разд.Х1-2,этап 3-4,1985, Северодвинск,ВТУЗ.

6.Цуренко Ю.И. .Наделяев А.В.Разработка аппаратурного обеспечения стереофотограмметрической съёмки трехмерных динамических полей скоростей на моделях в опытовых бассейнах и натурных условиях.Отчет по теме С1-5А-11,разд.7-8,1988,N г.р. У 31239

7.Цуренко Ю.И. Влияние нестационарности потока на величину местных сопротивлений в трубопроводных системах.//Сб.Северного отделения НТО им.А.Н.Крылова "Вопросы технологии,эффективности производства и надежности",вып. 15./Северодвинск, 1997.

8.Фаддеев Ю.И..Дуренко Ю.И. Влияние нестационарности на. величину местных сопротивлений.//Сб.НТО им.акад.А.Н.Крылова "300 лет Российскому флоту". Сер. Постройка и проектирование морских судов.1996,вып.26

Зак. Тир.70 Уч.-изд.л. 1,0.

Тип.Севмашвтуза,Северодвинск,Воронина 5