Экспериментальный и численный анализ нестационарных режимов проникания через свободную поверхность турбулентных свободных или затопленных струй жидкости.НИР

Experimental and numerical analysis of non-stationary penetration of turbulent free or submerged liquid jets through free surfaces.

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Экспериментальный и численный анализ нестационарных режимов проникания через свободную поверхность турбулентных свободных или затопленных струй жидкости.
Результаты этапа: Созданы два стенда для изучения механизма проникания в жидкость плоских и осесимметричных вертикальных свободных турбулентных струй жидкости. Проведена серия экспериментов, позволившая установить новый парадокс симметрии в гидродинамике струйных течений, связанный с эжектированием воздуха в жидкость вертикальной струей, проникающей через свободную поверхность. Выполнен начальный этап численных исследований обнаруженных эффектов.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Экспериментальный и численный анализ нестационарных режимов проникания через свободную поверхность турбулентных свободных или затопленных струй жидкости.
Результаты этапа: На созданном новом стенде проведены экспериментальные исследования режимов проникания через свободную поверхность вертикальных свободных турбулентных осесимметричных струй разного диаметра, внедряющихся в узкий слой покоящейся жидкости, ограниченный двумя параллельными плоскими стенками. Установлено существование диапазонов значений толщин струй, их скоростей и длин свободных участков, в которых наблюдаются регулярные автоколебательные режимы перемещения затопленных участков струй и двухфазных областей течения. Сделаны численные расчеты, подтвердившие установленный эффект. Зависимости периода автоколебаний от числа Фруда и относительной длины свободного участка струй представлены в виде единой универсальной зависимости. Обнаружено и описано качественное отличие в исследованных диапазонах значений определяющих параметров структуры возникающих течений и вида зависимостей безразмерного периода автоколебаний от числа Фруда для плоских и осесимметричных струй. Проведен начальный этап численных исследований проникания через свободную поверхность взаимодействие со свободной поверхностью совокупности вертикальных затопленных струй, вытекающих из пары плоских вертикальных каналов. Численный анализ, выполненный для нескольких наборов значений определяющих параметров, позволил обнаружить возможность существования как симметричных стационарных, так и нестационарных (автоколебательных) режимов течений. Опубликована статья в журнале «Известия РАН. Механика жидкости и газа». 2017, № 6.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Экспериментальный и численный анализ нестационарных режимов проникания через свободную поверхность турбулентных свободных или затопленных струй жидкости.
Результаты этапа: Созданы экспериментальные стенды и проведена на них серия исследований различных режимов проникания вертикальных свободных турбулентных плоских и осесимметричных жидких струй через свободную поверхность жидкости, находящейся в узких разной протяженности каналах с двумя параллельными плоскими стенками и водосливным режимом стока из них на торцах. Обнаружено существование и дано объяснение механизма формирования в жидкости низкочастотных автоколебательных режимов перемещения затопленных участков струй и двухфазных областей течения, образующихся вследствие эжектирования воздуха проникающей струей. Найдены зависимости периода колебаний от основных определяющих параметров в широком диапазоне их значений. Выполнен комплекс экспериментальных и численных исследований процесса проникания через свободную поверхность в режиме фонтанирования вертикальных затопленных осесимметричных струй в относительно узких каналах с водосливным режимом стока из них. Численно исследован процесс проникания через свободную поверхность жидкости вертикальных затопленных струй конечной ширины, вытекающих из затопленного канала прямоугольного поперечного сечения, при отсутствии боковых ограничивающих стенок. Выполнено численное исследование взаимодействия со свободной поверхностью жидкости совокупности двух плоских вертикальных затопленных струй, вытекающих из пары вертикальных прямоугольных каналов. Проведено численное и экспериментальное исследование процесса эжектирования жидкости из узкого сосуда конечного размера с наклонной стенкой с помощью проникания пристенной затопленной струи из дна сосуда. Дополнительно к плану построено аналитическое решение задачи о встречном нестационарном соударении плоских струй идеальной несжимаемой жидкости, вытекающих из каналов.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".