INFLUENCE OF THE MEASURING TOOLS ON THE FLOW CHARACTERISTICS IN VORTEX CHAMBER PUMP

Андрій Сергійович Роговий; Артем Олегович Нескорожений

doi:10.30977/AT.2219-8342.2021.48.0.86

Автор(и)

Андрій Сергійович Роговий Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25. , Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6057-4845
Артем Олегович Нескорожений Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2021.48.0.86

Ключові слова:

вихорокамерний насос, вимірювання швидкості, інструмент, чисельне моделювання, картини течії

Анотація

Проблема. Збудження потоку вимірювальними приладами стає причиною того, що вчені вибирають оптичні методи дослідження. Але ці методи значно збільшують вартість експериментальних досліджень внаслідок високої вартості вимірювальної апаратури оптичного типу. З іншого боку, використовуючи контактні способи вимірювання швидкості потоку, зокрема трубки Піто, термоанемометри, дослідник повинен бути впевнений в тому, що результати вимірювання дійсно можна порівнювати з результатами розрахунків і вплив апаратури на параметри течії є мінімальним. Метою роботи є дослідження впливу вимірювального інструменту на характеристики течії в вихорокамерних насосах, а також порівняння результатів, які були отримані під час вимірів, з параметрами незбуреного потоку. Методологія досліджень складалася з двох етапів: 1) моделювання течії в модельному насосі; 2) порівняння характеристик течії, а також значень швидкості та тиску в точках встановлення вимірювального інструменту. Результати. Незважаючи на те, що повна швидкість у точці вимірювання практично не залежить від вимірювального інструменту, обертальна компонента швидкості значно знижується. Отже, наявна суттєва похибка вимірювання швидкості. Для більш точного вимірювання обертальної компоненти швидкості необхідно орієнтувати інструмент перпендикулярно вимірюваній компоненті. Наукова новизна. Встановлення вимірювального інструменту в торцевій кришці вихрової камери призводить до зменшення витрати, що всмоктується насосом крізь нижній осьовий канал. Розмір інструменту майже не впливає на енергетичні характеристики вихорокамерних насосів. Практична цінність. Для забезпечення точності вимірювання необхідно забезпечити співвідношення розмірів вихрової камери та інструменту в такий спосіб, щоб відносний діаметр інструменту не перевищував 0,25 діаметра горла вихрової камери.

Біографії авторів

Андрій Сергійович Роговий, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25.

д.т.н., проф. кафедри теоретичної механіки та гідравліки

Артем Олегович Нескорожений, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25

аспірант кафедри теоретичної механіки та гідравліки

Посилання

Загорулько А.В. Програмний комплекс

ANSYS в інженерних задачах: Навчальний посібник. Суми: Вид-во СумДУ, 2008. 201 с.

Tu Jiyuan, Guan Heng Yeoh, Chaoqun Liu. Computational fluid dynamics: a practical approach. Butterworth-Heinemann, 2018. 478 p.

Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1974. 480 c.

Voskoboinick V.A., Turick V.N., Voskoboinyk O.A., Voskoboinick A.V., Tereshchenko I.A. Influence of the deep spherical dimple on the pressure field under the turbulent boundary layer. In International Conference on Computer Science, Engineering and Education Applications, 2018. pp. 23-32.

Evdokimov O.A., Guryanov A.I., Mikhailov A.S., Veretennikov S.V., Stepanov E.G. Experimental investigation of burning of pulverized peat in a bidirectional vortex combustor. Thermal Science and Engineering Progress, 2020. Vol. 18, pp. 100565.

Коваленко А.О., Сьомін Д.О., Роговий А.С. Планування та обробка результатів випробувань гідропневмосистем: Навчальний посібник. Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2011. 216 с.

Pereira F.S., Eça L., Vaz G., Girimaji S.S. (On the simulation of the flow around a circular cylinder at Re= 140,000. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2019. Vol. 76, pp. 40-56.

Grioni M., Elaskar S., Mirasso A.E. Scale-adaptive simulation of flow around a circular cylinder near a plane boundary. Journal of Applied Fluid Mechanics, 2018, Vol. 11.6, pp. 1477-1488.

Zhou Xiao, JinJun Wang, Ye Hu. Experimental investigation on the flow around a circular cylinder with upstream splitter plate. Journal of Visualization, 2019. Vol. 22.4, pp. 683-695.

Khalatov A.A., Kovalenko G.V., Meyris A.J. Heat transfer at the cross flow of a tube with an artificial asymmetry. Thermophysics and Thermal Power Engineering, 2017, Vol. 39.4, pp. 27-32.

Rogovyi A.S. Verification of Fluid Flow Calculation in Vortex Chamber Superchargers. Автомобильный транспорт. 2016. Вып. 39. С. 39-46.

Роговий, А. С. Концепція створення вихорокамерних нагнітачів та принципи побудови систем на їх основі. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, 2017. No. 233, C. 168-173.

Evdokimov O.A. The influence of the ratio of the diameters of the vortexes and mixing chambers of a vortex ejector on its own characteristics. In AIP Conference Proceedings, 2020. Vol. 2211(1), 2020060001.

Сьомін Д.О., Роговий А.С., Левашов А.М. Вплив закручення потоку, що перекачується, на енергетичні характеристики вихрекамерних насосів. Вісник Національного технічного університету ХПІ. Серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати, 2016. (20), C. 68-71.

Роговой А.С. Применение вихрекамерных нагнетателей в гидро- и пневмотранспортных системах. Вісник НТУУ "КПІ". Серія Машинобудування, 2016. № 3(78). С.65-70.

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

Rogovyi A., Korohodskyi V., Khovanskyi S., Hrechka I., Medvediev Y. Optimal design of vortex chamber pump. In Journal of Physics: Conference Series, 2021. Vol. 1741 (1), p. 012018).

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

Smirnov P. E., Menter F. R. Sensitization of the SST turbulence model to rotation and curvature by applying the Spalart–Shur correction term. Journal of Turbomachinery, 2009, vol. 131, no. 4. 041010. pp. 1-8.

Alahmadi Y.H., Nowakowski A.F. Modified shear stress transport model with curvature correction for the prediction of swirling flow in a cyclone separator. Chemical Engineering Science. 2016. Vol. 147. pp. 150-165.

Huang S., Wei Y., Guo C., Kang W. Numerical Simulation and Performance Prediction of Centrifugal Pump’s Full Flow Field Based on OpenFOAM. Processes, 2019. Vol. 7(9), 605. pp. 1-11

Besagni G., Inzoli F. Computational fluid-dynamics modeling of supersonic ejectors: Screening of turbulence modeling approaches. Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 117. pp. 122-144.

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

Evdokimov, O. A., Piralishvili, S. A., Veretennikov, S. V., Guryanov, A. I. CFD Simulation of a Vortex Ejector for Use in Vacuum Applications. In Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1128, No. 1, P. 012127.

References (transliteration)

Zahorul'ko A.V. (2008). Prohramnyy kompleks ANSYS v inzhenernykh zadachakh [ANSYS software package in engineering tasks]: Navchal'nyy posibnyk. Sumy: Vyd-vo SumDU, 201 p [in Ukrainian].

Tu Jiyuan, Guan Heng Yeoh, Chaoqun Liu. (2018) Computational fluid dynamics: a practical approach. Butterworth-Heinemann, 478 p.

Povh I.L. (1974) Ajerodinamicheskij jeksperiment v mashinostroenii [Aerodynamic experiment in machine building]. Leningrad: Mashinostroenie, 480 p [in Russian].

Voskoboinick V.A., Turick V.N., Voskoboinyk O.A., Voskoboinick A.V., Tereshchenko I.A. (2018). Influence of the deep spherical dimple on the pressure field under the turbulent boundary layer. In International Conference on Computer Science, Engineering and Education Applications, 23-32.

Evdokimov O.A., Guryanov A.I., Mikhailov A.S., Veretennikov S.V., Stepanov E.G. (2020). Experimental investigation of burning of pulverized peat in a bidirectional vortex combustor. Thermal Science and Engineering Progress, 18, 100565.

Kovalenko A.O., Syomin D.O., Rogovyi A.S. (2011) Planuvannya ta obrobka rezul'tativ vyprobuvan' hidropnevmosystem [Planning and processing of test results of hydropneumatic systems]: Navchal'nyy posibnyk. Luhans'k: Vyd-vo SNU im. V. Dalya, 216 p [in Ukrainian].

Pereira F.S., Eça L., Vaz G., Girimaji S.S. (2019). On the simulation of the flow around a circular cylinder at Re= 140,000. International Journal of Heat and Fluid Flow, 76, 40-56.

Grioni M., Elaskar S., Mirasso A.E. (2018) Scale-adaptive simulation of flow around a circular cylinder near a plane boundary. Journal of Applied Fluid Mechanics, 11.6, 1477-1488.

Zhou Xiao, JinJun Wang, Ye Hu. (2019) Experimental investigation on the flow around a circular cylinder with upstream splitter plate. Journal of Visualization. 22.4, 683-695.

Khalatov A.A., Kovalenko G.V., Meyris A.J. (2017). Heat transfer at the cross flow of a tube with an artificial asymmetry. Thermophysics and Thermal Power Engineering, 39.4, 27-32.

Rogovyi, A. (2016). Verification of fluid flow calculations in vortex chamber superchargers. Automobile Transport, (39). 39-46.

Rogovyi A.S. Kontseptsiya stvorennya vykhorokamernykh nahnitachiv ta pryntsypy pobudovy system na yikh osnovi. [The concept of vortex chamber superchargers creation and the principle of systems designing on their basis]. Visnyk Skhidnoukrayins'koho natsional'noho universytetu imeni Volodymyra Dalya, 3(233), 168-173 [in Ukrainian].

Evdokimov O. A. (2020, March). The influence of the ratio of the diameters of the vortexes and mixing chambers of a vortex ejector on its own characteristics. In AIP Conference Proceedings 2211 (1), 060001.

Syomin D.O., Rogovyi A.S., Levashov A.M. (2016). Vplyv zakruchennya potoku, shcho perekachuyet'sya, na enerhetychni kharakterystyky vykhrekamernykh nasosiv. [Influence of the swirling of the pumped stream on the energy characteristics of the vortex chamber pumps]. Visnyk Natsional'noho tekhnichnoho universytetu KhPI. Seriya: Hidravlichni mashyny ta hidroahrehaty (20), 68-71 [in Ukrainian].

Rogovyi A.S. (2016) Primenenie vihrekamernyh nagnetatelej v gidro- i pnevmotransportnyh sistemah [Application of vortex chamber superchargers in hydraulic and pneumatic transport systems]. Visnyk NTUU "KPI". Seriya Mashynobuduvannya, 3(78), 65-70. [in Russian].

Syomin D.O., Rogovyi A.S. (2017). Vykhorokamerni nahnitachi [Vortex chamber superchargers]. Monograph. Kharkiv. 204 p. [in Ukrainian].

Rogovyi A., Korohodskyi V., Khovanskyi S., Hrechka I., Medvediev Y. (2021). Optimal design of vortex chamber pump. In Journal of Physics: Conference Series 1741(1), 012018.

Rogovyi A., Korohodskyi V., Medvediev Y. (2021). Influence of Bingham fluid viscosity on energy performances of a vortex chamber pump. Energy, 218, 119432.

Smirnov, P. E., & Menter, F. R. (2009). Sensitization of the SST turbulence model to rotation and curvature by applying the Spalart–Shur correction term. Journal of turbomachinery, 131(4).

Alahmadi, Y. H., & Nowakowski, A. F. (2016). Modified shear stress transport model with curvature correction for the prediction of swirling flow in a cyclone separator. Chemical Engineering Science, 147, 150-165.

Huang, S., Wei, Y., Guo, C., & Kang, W. (2019). Numerical Simulation and Performance Prediction of Centrifugal Pump’s Full Flow Field Based on OpenFOAM. Processes, 7(9), 605.

Besagni, G., & Inzoli, F. (2017). Computational fluid-dynamics modeling of supersonic ejectors: Screening of turbulence modeling approaches. Applied Thermal Engineering, 117, 122-144.

Han, X., Sagaut, P., & Lucor, D. (2012). On sensitivity of RANS simulations to uncertain turbulent inflow conditions. Computers & Fluids, 61, 2-5.

Evdokimov O.A., Piralishvili S.A., Veretennikov S.V., Guryanov A.I. (2018). CFD Simulation of a Vortex Ejector for Use in Vacuum Applications. In Journal of Physics: Conference Series. 1128(1), 012127.