Skomplikowany charakter przepływu wody w otoczeniu skokowego zwężenia rury związany ze strukturą pola prędkości, czyli wartością współczynnika Coriolisa [alfa przekreślone równa się1], wiąże się z koniecznością doświadczalnego wyznaczania wartości współczynnika strat miejscowych (dzeta ) i określenia jego zależności od liczby Reynoldsa. Przedstawione w pracy badania doświadczalne pozwoliły na wyznaczenie rzeczywistych wartości współczynnika strat miejscowych, z uwzględnieniem wyznaczonej na podstawie badań własnych zależności alfa=alfa(Re), przy 9 stopniach zwężenia rury z zakresu d/D (0,35, 0,82). Rzeczywiste wartości współczynnika [dzeta] porównano z wartościami obliczonymi na podstawie wzoru stosowanego w praktyce inżynierskiej. W każdym przypadku wartości [dzeta] wyznaczone na drodze doświadczeń były mniejsze o 20÷70%, w zależności od stopnia zwężenia rury (d/D). W przypadku uformowanego przepływu turbulentnego (Red>104) przez skokowe zwężenie rury zaproponowano zależność w postaci dzeta=-0,5658(d/D)2+0,0002604(d/D)+0,4094 oraz odpowiadającą jej tabelę, co pozwala w łatwy sposób wyznaczyć wartość współczynnika [dzeta] przy wybranym stopniu zwężenia rury z zakresu d/D należące do przedziału (0,35, 0,82).
EN
The complexity of flow in the vicinity of the pipe sudden contraction is linked with the velocity field structure, i.e. with the Coriolis coefficient value alfa 1. That necessitates the determination of the resistance coefficient (dzeta) value by experiments and the assessment of its dependence on the Reynolds number. The experiments reported on in the present paper enabled the real values of the resistance coefficient [dzeta] to be determined (taking into account the relation alfa=alfa(Re) established in our own researches) for 9 pipe sudden contractions within the range of d/D (0.35, 0.82). The real values obtained by experiments were compared with the values calculated in terms of a formula commonly used in engineering. Without exception, the resistance coefficient values determined by experiments were found to be by 20% to 70% lower depending on sudden contraction (d/D). The formula dzeta=-0.5658(d/D)2+0.0002604(d/D)+0.4094 (as well as the relevant table) was proposed for the description of the turbulent flow (Red>104) through the pipe sudden contraction, and thus enabled the value of the coefficient [dzeta] to be determined for the sudden contraction chosen from the range of d/D (0.35, 0.82).
Flow in constant cross section circular pipe is one of the basic shear flows. Somewhat surprisingly, considering the importance in engineering and the relative simplicity (no advective terms in the equations for the fully developed flow), no exact solution of the flowfield equations has been know until recently for the turbulent flow (as opposed to the well known Poiseuille solution for the laminar case). In 1994, the present author derived a closed form analytic solution using algebraic mixing-length model of turbulence. This remarkable result is unfortunately limited by the well-known weakness of the algebraic model: not taking into account the spatial transport of turbulence. As a result, the analytic solution fails in the paraxial region, where the transported turbulence dominates. The present paper improves upon the previous result by using a more advanced model of turbulence. No analytic solution has been known so far and the derived system of equations is here solved numerically - the earlier algebraic-model analytic solution serving as the wall functions, better than the usual logarithmic-law expressions. The present results provide a very instructive insight into various effects encountered in turbulence and taking of the same into account by progressively mode advanced turbulence modelling.
PL
Zagadnienie przepływu burzliwego jest bardzo złożone. Praktycznie pola przepływu są najczęściej rozwiązywane w sposób przybliżony numerycznie. Określono równania różniczkowe opisujące przepływ. Następnie wprowadzono współrzędne bezwymiarowe. Wyniki pokazano na wykresach. Metodą numeryczną określono bezwymiarowe turbulencję energii przepływu cieczy w rurze.
W niniejszej pracy przedstawiono ogólną metodę wyznaczania modelu stanowego procesu przepływu medium w rurociągu, zwracając uwagę na problem osobliwości równania i odwracalności macierzy rekombinacji. Dokonano analizy macierzy rekombinacji dowodząc jej nieosobliwości dla skończonych kroków kwantyzacji w czasie i przestrzeni. Pokazano również sposób wyznaczenia odwrotności tej macierzy i przedstawiono analizę porównawczą macierzy odwracanych proponowaną metodą analityczną oraz metodą numeryczną.
EN
The paper considers the issue of possible singularity in the state-space models of pipeline flow processes, giving a prove of invertibility of a recombination matrix for finite space and time quantization intervals and presenting an explicit formula for computing an inverse matrix. Importance of good modeling is discussed and a derivation of state space equations is presented. In examining the potential singularity of the recombination matrix, we show that its determinant is always nonzero. Consequently, an effective analytical method for inverting the recombination matrix is given. In an efficacy study the derived analytical method is compared to the classical numerical approach, taking into account a sum of the modules of elements of a residual matrix and a ratio of the Frobenius norm to the number of the elements of the same matrix. The study demonstrates the advantage of the proposed method in terms of accuracy.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.