דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין אַדישאַן, צו ענשור אָנגאָינג שטיצן, מיר ווייַזן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
טיפּ 316 טי (UNS 31635) איז אַ טיטאַניום סטייבאַלייזד אַוסטעניטיק קראָומיאַם-ניקעל ומבאַפלעקט שטאָל מיט מאָליבדענום.דעם אַדישאַן ינקריסיז קעראָוזשאַן קעגנשטעל, ימפּרוווז קעגנשטעל צו פּיטינג קלאָרייד יאָן סאַלושאַנז און צושטעלן געוואקסן שטאַרקייַט אין עלעוואַטעד טעמפּעראַטורעס.די פּראָפּערטיעס זענען ענלעך צו די פון טיפּ 316, אַחוץ אַז 316Ti רעכט צו זיין טיטאַניום אַדישאַן קענען זיין געוויינט ביי הויך סענסיטיזיישאַן טעמפּעראַטורעס.קעראָוזשאַן קעגנשטעל איז ימפּרוווד, ספּעציעל קעגן סאַלפיוריק, הידראָטשלאָריק, אַסעטיק, פאָרמיק און טאַרטאַריק אַסאַדז, זויער סולפאַטעס און אַלקאַליין קלאָריידז.
כעמישער זאַץ:
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
| ≤ 0.08 | ≤ 1.0 | ≤ 2.0 | ≤ 0.045 | ≤ 0.03 | 16.0 - 18.0 | 10.0 - 14.0 | 2.0 - 3.0 |
פּראָפּערטיעס: אַניילד:
לעצט טענסאַל שטאַרקייַט: 75 KSI מין (515 MPa מין)
ייעלדס שטאַרקייַט: (0.2% פאָטאָ) 30 KSI מין (205 מפּאַ מין)
ילאָנגגיישאַן: 40% מין
כאַרדנאַס: Rb 95 מאַקס
סלידערס וואָס ווייַזן דריי אַרטיקלען פּער רוק.ניצן די צוריק און ווייַטער קנעפּלעך צו מאַך דורך די סליידז, אָדער די רוק קאָנטראָללער קנעפּלעך אין די סוף צו מאַך דורך יעדער רוק.
אין דעם לערנען, די כיידראַדינאַמיקס פון פלאָקקולאַטיאָן איז עוואַלואַטעד דורך יקספּערמענאַל און נומעריקאַל ויספאָרשונג פון די טערביאַלאַנט לויפן גיכקייַט פעלד אין אַ לאַבאָראַטאָריע וואָג רודער פלאָקקולאַטאָר.די טערביאַלאַנט לויפן וואָס פּראַמאָוץ פּאַרטאַקאַל אַגגרעגאַטיאָן אָדער פלאָק ברייקאַפּ איז קאָמפּלעקס און איז באַטראַכט און קאַמפּערד אין דעם פּאַפּיר מיט צוויי טערביאַלאַנס מאָדעלס, ניימלי SST k-ω און IDDES.די רעזולטאַטן ווייַזן אַז IDES גיט אַ זייער קליין פֿאַרבעסערונג איבער SST k-ω, וואָס איז גענוג צו אַקיעראַטלי סימולירן לויפן אין אַ רודער פלאָקקולאַטאָר.די פּאַסיק כעזשבן איז געניצט צו פאָרשן די קאַנווערדזשאַנס פון PIV און CFD רעזולטאַטן, און צו פאַרגלייַכן די רעזולטאַטן פון די CFD טערבולאַנס מאָדעל געניצט.די לערנען אויך פאָוקיסיז אויף קוואַנטאַפייינג די צעטל פאַקטאָר ק, וואָס איז 0.18 ביי נידעריק ספּידז פון 3 און 4 רפּם קאַמפּערד צו די געוויינטלעך טיפּיש ווערט פון 0.25.דיקריסינג ק פון 0.25 צו 0.18 ינקריסיז די מאַכט איבערגעגעבן צו די פליסיק מיט וועגן 27-30% און ינקריסיז די גיכקייַט גראַדיענט (ג) מיט וועגן 14%.דעם מיטל אַז מער אַדזשאַטיישאַן איז צוגעשטעלט ווי דערוואַרט, דעריבער ווייניקער ענערגיע איז קאַנסומד און דעריבער די ענערגיע קאַנסאַמשאַן אין די פלאָקקולאַטיאָן אַפּאַראַט פון די טרינקט וואַסער באַהאַנדלונג פאַבריק קענען זיין נידעריקער.
אין וואַסער רייניקונג, די אַדישאַן פון קאָאַגולאַנץ דיסטייבאַלייזיז קליין קאַלוידאַל פּאַרטיקאַלז און ימפּיוראַטיז, וואָס דעמאָלט פאַרבינדן צו פאָרעם פלאָקקולאַטיאָן אין די פלאָקקולאַטיאָן בינע.פלאַקעס זענען לוסלי געבונדן פראַקטאַל אַגגרעגאַץ פון מאַסע, וואָס זענען דעמאָלט אַוועקגענומען דורך סעטאַלינג.פּאַרטאַקאַל פּראָפּערטיעס און פליסיק מיקסינג טנאָים באַשטימען די עפעקטיווקייַט פון די פלאָקקולאַטיאָן און באַהאַנדלונג פּראָצעס.פלאָקקולאַטיאָן ריקווייערז פּאַמעלעך אַדזשאַטיישאַן פֿאַר אַ לעפיערעך קורץ צייט און אַ פּלאַץ פון ענערגיע צו אַדזשאַטירן גרויס וואַליומז פון וואַסער1.
בעשאַס פלאָקקולאַטיאָן, די הידראָדינאַמיק פון די גאנצע סיסטעם און די כעמיע פון קאָאַגולאַנט-פּאַרטאַקאַל ינטעראַקשאַן באַשטימען די קורס אין וואָס אַ סטיישאַנערי פּאַרטאַקאַל גרייס פאַרשפּרייטונג איז אַטשיווד2.ווען פּאַרטיקאַלז קאַלייד, זיי שטעקן צו יעדער אנדערער3.Oyegbile, Ay4 האָט געמאלדן אַז קאַליזשאַנז אָפענגען אויף די פלאָקקולאַטיאָן אַריבערפירן מעקאַניזאַמז פון בראַוניאַן דיפיוזשאַן, פליסיק שערן און דיפערענטשאַל סעטאַלינג.ווען די פלאַקעס צונויפפאַלן, זיי וואַקסן און דערגרייכן אַ זיכער גרייס שיעור, וואָס קענען פירן צו ברייקידזש, ווייַל די פלאַקעס קענען נישט וויטסטאַנד די קראַפט פון הידראָדינאַמיש פאָרסעס5.עטלעכע פון די צעבראכן פלאַקעס ריקאַמביינד אין קלענערער אָנעס אָדער די זעלבע גרייס6.אָבער, שטאַרק פלאַקעס קענען אַנטקעגנשטעלנ זיך דעם קראַפט און האַלטן זייער גרייס און אפילו וואַקסן 7.Yukselen און Gregory8 האָבן געמאלדן וועגן שטודיום שייַכות צו דער צעשטערונג פון פלאַקעס און זייער פיייקייט צו רידזשענערייטינג, וואָס ווייַזן אַז יריווערסאַביליטי איז לימיטעד.Bridgeman, Jefferson9 געניצט CFD צו אָפּשאַצן די היגע השפּעה פון מיטל לויפן און טערביאַלאַנס אויף פלאָק פאָרמירונג און פראַגמאַנטיישאַן דורך היגע גיכקייַט גראַדיענץ.אין טאַנגקס יקוויפּט מיט ראָוטער בלאַדעס, עס איז נייטיק צו בייַטן די גיכקייַט אין וואָס די אַגגרעגאַץ קאַלייד מיט אנדערע פּאַרטיקאַלז ווען זיי זענען גענוג דיסטייבאַלייזד אין די קאָואַגיאַליישאַן פאַסע.דורך ניצן CFD און נידעריקער ראָוטיישאַן ספּידז פון אַרום 15 רפּם, Vadasarukkai און Gagnon11 זענען ביכולת צו דערגרייכן די G ווערט פֿאַר קאַניקאַל רודער פלאָקקולאַטיאָן, דערמיט מינאַמייזינג מאַכט קאַנסאַמשאַן פֿאַר אַדזשאַטיישאַן.אָבער, אָפּעראַציע אין העכער G וואַלועס קען פירן צו פלאָקקולאַטיאָן.זיי ינוועסטאַגייטאַד די ווירקונג פון מיקסינג גיכקייַט אויף דיטערמאַנינג די דורכשניטלעך גיכקייַט גראַדיענט פון אַ פּילאָט רודער פלאָקקולאַטאָר.זיי דרייען מיט אַ גיכקייַט פון מער ווי 5 רפּם.
Korpijärvi, Ahlstedt12 געוויינט פיר פאַרשידענע טערבולאַנס מאָדעלס צו לערנען די לויפן פעלד אויף אַ טאַנק פּרובירן באַנק.זיי געמאסטן די לויפן פעלד מיט אַ לאַזער דאָפּפּלער אַנעמאָמעטער און PIV און קאַמפּערד די קאַלקיאַלייטיד רעזולטאַטן מיט די געמאסטן רעזולטאַטן.de Oliveira און Donadel13 האָבן פארגעלייגט אַן אָלטערנאַטיוו אופֿן פֿאַר עסטימאַטינג גיכקייַט גראַדיענץ פֿון הידראָדינאַמיק פּראָפּערטיעס ניצן CFD.די פארגעלייגט אופֿן איז טעסטעד אויף זעקס פלאָקקולאַטיאָן וניץ באזירט אויף כעליקאַל דזשיאַמאַטרי.אַססעססעד די ווירקונג פון ריטענשאַן צייט אויף פלאָקקולאַנץ און פארגעלייגט אַ פלאָקקולאַטיאָן מאָדעל וואָס קענען זיין געוויינט ווי אַ געצייַג צו שטיצן באַרדאַסדיק צעל פּלאַן מיט נידעריק ריטענשאַן צייט14.Zhan, You15 פארגעלייגט אַ קאַמביינד CFD און באַפעלקערונג וואָג מאָדעל צו סימולירן לויפן קעראַקטעריסטיקס און פלאָק נאַטור אין פול וואָג פלאָקקולאַטיאָן.Llano-Serna, Coral-Portillo16 ינוועסטאַגייטאַד די לויפן קעראַקטעריסטיקס פון אַ קאָקס-טיפּ הידראָפלאָקקולאַטאָר אין אַ וואַסער באַהאַנדלונג פאַבריק אין וויטערבאָ, קאָלאָמביאַ.כאָטש CFD האט זייַן אַדוואַנטידזשיז, עס זענען אויך לימיטיישאַנז אַזאַ ווי נומעריקאַל ערראָרס אין חשבונות.דעריבער, קיין נומעריקאַל רעזולטאטן באקומען זאָל זיין קערפאַלי יגזאַמאַנד און אַנאַלייזד אין סדר צו ציען קריטיש קאַנקלוזשאַנז17.עס זענען ווייניק שטודיום אין דער ליטעראַטור וועגן די פּלאַן פון האָריזאָנטאַל באַפלע פלאָקקולאַטאָרס, בשעת רעקאַמאַנדיישאַנז פֿאַר די פּלאַן פון הידראָדינאַמיק פלאָקקולאַטאָרס זענען לימיטעד18.Chen, Liao19 געניצט אַן יקספּערמענאַל סעטאַפּ באזירט אויף די צעוואָרפן פון פּאָולערייזד ליכט צו מעסטן די שטאַט פון פּאָולעראַזיישאַן פון צעוואָרפן ליכט פֿון יחיד פּאַרטיקאַלז.פענג, זשאַנג 20 געוויינט Ansys-Fluent צו סימולירן די פאַרשפּרייטונג פון עדי קעראַנץ און סווירל אין די לויפן פעלד פון אַ קאָאַגולאַטעד טעלער פלאָקקולאַטאָר און אַ ינטער-קאָראַגייטיד פלאָקקולאַטאָר.נאָך סימיאַלייטינג טערביאַלאַנט פליסיק לויפן אין אַ פלאָקקולאַטאָר ניצן Ansys-Fluent, Gavi21 געוויינט די רעזולטאַטן צו פּלאַן די פלאָקקולאַטאָר.Vaneli און Teixeira22 האָבן געמאלדן אַז די שייכות צווישן די פליסיק דינאַמיק פון ספּיראַליש רער פלאָקקולאַטאָרס און די פלאָקקולאַטיאָן פּראָצעס איז נאָך שוואַך פארשטאנען צו שטיצן אַ באַרדאַסדיק פּלאַן.de Oliveira און Costa Teixeira23 געלערנט די עפעקטיווקייַט און דעמאַנסטרייטיד די הידראָדינאַמיק פּראָפּערטיעס פון די ספּיראַליש רער פלאָקקולאַטאָר דורך פיזיק יקספּעראַמאַנץ און CFD סימיאַליישאַנז.פילע ריסערטשערז האָבן געלערנט קוילד רער רעאַקטאָרס אָדער קוילד רער פלאָקקולאַטאָרס.אָבער, דיטיילד הידראָדינאַמיק אינפֿאָרמאַציע וועגן די ענטפער פון די רעאַקטאָרס צו פאַרשידן דיזיינז און אַפּערייטינג טנאָים איז נאָך פעלנדיק (Sartori, Oliveira24; Oliveira, Teixeira25).Oliveira און Teixeira26 פאָרשטעלן אָריגינעל רעזולטאַטן פון טעאָרעטיש, יקספּערמענאַל און CFD סימיאַליישאַנז פון אַ ספּיראַליש פלאָקקולאַטאָר.Oliveira און Teixeira27 פארגעלייגט צו נוצן אַ ספּיראַליש שפּול ווי אַ קאָואַגיאַליישאַן-פלאָקקולאַטיאָן רעאַקטאָר אין קאָמבינאַציע מיט אַ קאַנווענשאַנאַל דעקאַנטער סיסטעם.זיי באַריכט אַז די רעזולטאַטן באקומען פֿאַר טערבידיטי באַזייַטיקונג עפעקטיווקייַט זענען באטייטיק אַנדערש פון די באקומען מיט קאַמאַנלי געוויינט מאָדעלס פֿאַר יוואַליוייטינג פלאָקקולאַטיאָן, סאַגדזשעסטינג וואָרענען ווען ניצן אַזאַ מאָדעלס.Moruzzi און de Oliveira [28] מאָדעלעד די נאַטור פון אַ סיסטעם פון קעסיידערדיק פלאָקקולאַטיאָן טשאַמבערז אונטער פאַרשידן אַפּערייטינג באדינגונגען, אַרייַנגערעכנט ווערייישאַנז אין די נומער פון טשיימבערז געניצט און די נוצן פון פאַרפעסטיקט אָדער סקיילד צעל גיכקייַט גראַדיענץ.Romphophak, Le Men29 PIV מעזשערמאַנץ פון ינסטאַנטאַניאַס גיכקייַט אין קוואַזי-צוויי-דימענשאַנאַל שפּריץ קלינערז.זיי געפונען שטאַרק דזשעט-ינדוסט סערקיאַליישאַן אין די פלאָקקולאַטיאָן זאָנע און עסטימאַטעד היגע און ינסטאַנטאַניאַס שערן רייץ.
Shah, Joshi30 באַריכט אַז CFD אָפפערס אַ טשיקאַווע אָלטערנאַטיוו פֿאַר ימפּרוווינג דיזיינז און באַקומען ווירטואַל לויפן קעראַקטעריסטיקס.דאָס העלפּס צו ויסמיידן ברייט יקספּערמענאַל סעטאַפּס.CFD איז ינקריסינגלי געניצט צו אַנאַלייז וואַסער און ווייסטוואָטער באַהאַנדלונג געוויקסן (Melo, Freire31; Alalm, Nasr32; Bridgeman, Jefferson9; Samaras, Zouboulis33; Wang, Wu34; Zhang, Tejada-Martínez35).עטלעכע ינוועסטאַגייטערז האָבן דורכגעקאָכט יקספּעראַמאַנץ אויף קענען פּרובירן ויסריכט (Bridgeman, Jefferson36; Bridgeman, Jefferson5; Jarvis, Jefferson6; Wang, Wu34) און פּערפערייטאַד דיסק פלאָקקולאַטאָרס31.אנדערע האָבן געוויינט CFD צו אָפּשאַצן הידראָפלאָקקולאַטאָרס (Bridgeman, Jefferson5; Vadasarukkai, Gagnon37).Ghawi21 האָט געמאלדן אַז מעטשאַניקאַל פלאָקקולאַטאָרס דאַרפן רעגולער וישאַלט ווייַל זיי אָפט ברעכן אַראָפּ און דאַרפן אַ פּלאַץ פון עלעקטרע.
די פאָרשטעלונג פון אַ רודער פלאָקקולאַטאָר איז העכסט אָפענגיק אויף די הידראָדינאַמיק פון די רעזערוווואַר.דער מאַנגל פון קוואַנטיטאַטיווע פארשטאנד פון די לויפן גיכקייַט פעלדער אין אַזאַ פלאָקקולאַטאָרס איז קלאר באמערקט אין דער ליטעראַטור (Howe, Hand38; Hendricks39).די גאנצע וואַסער מאַסע איז אונטערטעניק צו די באַוועגונג פון די פלאָקקולאַטאָר ימפּעללער, אַזוי סליפּידזש איז געריכט.טיפּיקאַללי, די פליסיק גיכקייַט איז ווייניקער ווי די בלייד גיכקייַט דורך די צעטל פאַקטאָר ק, וואָס איז דיפיינד ווי די פאַרהעלטעניש פון די גיכקייַט פון די וואַסער גוף צו די גיכקייַט פון די רודער ראָד.Bhole40 האָט געמאלדן אַז עס זענען דריי אומבאַקאַנט סיבות צו באַטראַכטן ווען דיזיינינג אַ פלאָקקולאַטאָר, ניימלי די גיכקייַט גראַדיענט, די שלעפּן קאָואַפישאַנט, און די קאָרעוו גיכקייַט פון די וואַסער קאָרעוו צו די בלייד.
Camp41 ריפּאָרץ אַז ווען קאַנסידערינג הויך-גיכקייַט מאשינען, די גיכקייַט איז וועגן 24% פון די ראָוטער גיכקייַט און ווי הויך ווי 32% פֿאַר נידעריק גיכקייַט מאשינען.אין דער אַוועק פון סעפּטאַ, Droste און Ger42 געוויינט אַ ווערט פון 0.25, בשעת אין די פאַל פון סעפּטאַ, k ריינדזשד פון 0 צו 0.15.אָבער, Hand38 פֿאָרשלאָגן אַז ק איז אין די קייט פון 0.2 צו 0.3.Hendrix39 האָט פארבונדן דעם צעטל פאַקטאָר צו ראָוטיישאַנאַל גיכקייַט ניצן אַן עמפּיריקאַל פאָרמולע און געפונען אַז דער צעטל פאַקטאָר איז אויך אין די קייט געגרינדעט דורך Camp41.Bratby43 האָט געמאלדן אַז ק איז וועגן 0.2 פֿאַר ימפּעללער ספּידז פון 1.8 צו 5.4 רפּם און ינקריסיז צו 0.35 פֿאַר ימפּעללער ספּידז פון 0.9 צו 3 רפּם.אנדערע ריסערטשערז באַריכט אַ ברייט קייט פון שלעפּן קאָואַפישאַנט (CD) וואַלועס פון 1.0 צו 1.8 און צעטל קאָואַפישאַנט ק וואַלועס פון 0.25 צו 0.40 (Feir און Geyer44; Hyde און Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren47; און Bratby און Marais48 ).די ליטעראַטור האט נישט ווייַזן באַטייַטיק פּראָגרעס אין דיפיינינג און קוואַנטיפייינג ק זינט Camp41 ס ווערק.
די פלאָקקולאַטיאָן פּראָצעס איז באזירט אויף טערביאַלאַנס צו פאַסילאַטייט קאַליזשאַנז, ווו די גיכקייַט גראַדיענט (ג) איז געניצט צו מעסטן טערביאַלאַנס / פלאָקקולאַטיאָן.מיקסינג איז דער פּראָצעס פון געשווינד און יוואַנלי דיספּערסינג קעמיקאַלז אין וואַסער.דער גראַד פון מיקסינג איז געמאסטן דורך די גיכקייַט גראַדיענט:
ווו ג = גיכקייַט גראַדיענט (סעק-1), פּ = מאַכט אַרייַנשרייַב (וו), V = באַנד פון וואַסער (מ3), μ = דינאַמיש וויסקאָסיטי (פּאַ s).
די העכער די G ווערט, די מער געמישט.גרונטיק מיקסינג איז יקערדיק צו ענשור מונדיר קאָואַגיאַליישאַן.די ליטעראַטור ינדיקייץ אַז די מערסט וויכטיק פּלאַן פּאַראַמעטערס זענען מיקסינג צייט (ה) און גיכקייַט גראַדיענט (ג).די פלאָקקולאַטיאָן פּראָצעס איז באזירט אויף טערביאַלאַנס צו פאַסילאַטייט קאַליזשאַנז, ווו די גיכקייַט גראַדיענט (ג) איז געניצט צו מעסטן טערביאַלאַנס / פלאָקקולאַטיאָן.טיפּיש פּלאַן וואַלועס פֿאַר G זענען 20 צו 70 ס-1, ה איז 15 צו 30 מינוט, און גט (דימענשאַנזלעסס) איז 104 צו 105. שנעל מישן טאַנגקס אַרבעט בעסטער מיט G וואַלועס פון 700 צו 1000, מיט צייט בלייַבן וועגן 2 מינוט.
ווו P איז די מאַכט ימפּאַרטיד צו די פליסיק דורך יעדער פלאָקקולאַטאָר בלייד, N איז די ראָוטיישאַן גיכקייַט, b איז די בלייד לענג, ρ איז די וואַסער געדיכטקייַט, r איז די ראַדיוס, און k איז די צעטל קאָואַפישאַנט.דעם יקווייזשאַן איז געווענדט צו יעדער בלייד ינדיווידזשואַלי און די רעזולטאַטן זענען סאַמד צו געבן די גאַנץ מאַכט אַרייַנשרייַב פון די פלאָקקולאַטאָר.א אָפּגעהיט לערנען פון דעם יקווייזשאַן ווייזט די וויכטיקייט פון די צעטל פאַקטאָר ק אין די פּלאַן פּראָצעס פון אַ רודער פלאָקקולאַטאָר.די ליטעראַטור טוט נישט זאָגן די פּינטלעך ווערט פון k, אָבער אַנשטאָט רעקאַמענדז אַ קייט ווי פריער סטייטיד.אָבער, די שייכות צווישן די מאַכט פּ און די צעטל קאָואַפישאַנט ק איז קוביק.אזוי, צוגעשטעלט אַז אַלע פּאַראַמעטערס זענען די זעלבע, למשל, טשאַנגינג ק פון 0.25 צו 0.3 וועט פירן צו אַ פאַרקלענערן אין די מאַכט טראַנסמיטטעד צו די פליסיק פּער בלייד מיט וועגן 20%, און רידוסינג ק פון 0.25 צו 0.18 וועט פאַרגרעסערן איר.דורך וועגן 27-30% פּער וויין די מאַכט ימפּאַרטיד צו די פליסיק.לעסאָף, די ווירקונג פון ק אויף סאַסטיינאַבאַל רודער פלאָקקולאַטאָר פּלאַן דאַרף זיין ינוועסטאַגייטאַד דורך טעכניש קוואַנטאַפאַקיישאַן.
פּינטלעך עמפּיריקאַל קוואַנטאַפאַקיישאַן פון סליפּידזש ריקווייערז לויפן וויזשוואַלאַזיישאַן און סימיאַליישאַן.דעריבער, עס איז וויכטיק צו באַשרייַבן די טאַנגענטיאַל גיכקייַט פון די בלייד אין וואַסער אין אַ זיכער ראָוטיישאַנאַל גיכקייַט אין פאַרשידענע ריידיאַל דיסטאַנסאַז פון די שטיל און אין פאַרשידענע טיפענישן פון די וואַסער ייבערפלאַך צו אָפּשאַצן די ווירקונג פון פאַרשידענע בלייד שטעלעס.
אין דעם לערנען, די כיידראַדינאַמיקס פון פלאָקקולאַטיאָן איז עוואַלואַטעד דורך יקספּערמענאַל און נומעריקאַל ויספאָרשונג פון די טערביאַלאַנט לויפן גיכקייַט פעלד אין אַ לאַבאָראַטאָריע וואָג רודער פלאָקקולאַטאָר.די PIV מעזשערמאַנץ זענען רעקאָרדעד אויף די פלאָקקולאַטאָר, קריייטינג צייט-אַוורידזשד גיכקייַט קאַנטורז וואָס ווייַזן די גיכקייַט פון וואַסער פּאַרטיקאַלז אַרום די בלעטער.אין אַדישאַן, ANSYS-Fluent CFD איז געניצט צו סימולירן די סווירלינג לויפן ין די פלאָקקולאַטאָר און שאַפֿן צייט-אַוורידזשד גיכקייַט קאַנטורז.די ריזאַלטינג CFD מאָדעל איז באשטעטיקט דורך יוואַליוייטינג די קאָרעספּאָנדענץ צווישן די PIV און CFD רעזולטאַטן.דער פאָקוס פון דעם אַרבעט איז אויף קוואַנטאַפייינג די צעטל קאָואַפישאַנט ק, וואָס איז אַ דימענשאַנאַל פּלאַן פּאַראַמעטער פון אַ רודער פלאָקקולאַטאָר.די אַרבעט דערלאנגט דאָ גיט אַ נייַע יקער פֿאַר קוואַנטאַפייינג די צעטל קאָואַפישאַנט ק ביי נידעריק ספּידז פון 3 רפּם און 4 רפּם.די ימפּלאַקיישאַנז פון די רעזולטאַטן גלייַך ביישטייערן צו אַ בעסער פארשטאנד פון די הידראָדינאַמיק פון די פלאָקקולאַטיאָן טאַנק.
דער לאַבאָראַטאָריע פלאָקקולאַטאָר באשטייט פון אַ עפענען-שפּיץ רעקטאַנגגיאַלער קעסטל מיט אַ קוילעלדיק הייך פון 147 סענטימעטער, אַ הייך פון 39 סענטימעטער, אַ קוילעלדיק ברייט פון 118 סענטימעטער, און אַ קוילעלדיק לענג פון 138 סענטימעטער (Fig. 1).די הויפּט פּלאַן קרייטיריאַ דעוועלאָפּעד דורך Camp49 זענען געניצט צו פּלאַן אַ לאַבאָראַטאָריע וואָג רודער פלאָקקולאַטאָר און צולייגן די פּרינסאַפּאַלז פון דימענשאַנאַל אַנאַליסיס.די יקספּערמענאַל מעכירעס איז געווען געבויט אין די ענוויראָנמענטאַל אינזשעניריע לאַבאָראַטאָריע פון די לעבאַנעסע אמעריקאנער אוניווערסיטעט (ביבלאָס, לעבאַנאָן).
די האָריזאָנטאַל אַקס איז ליגן אין אַ הייך פון 60 סענטימעטער פון די דנאָ און אַקאַמאַדייץ צוויי רודער ווילז.יעדער רודער ראָד באשטייט פון 4 פּאַדאַלז מיט 3 פּאַדאַלז אויף יעדער רודער פֿאַר אַ גאַנץ פון 12 פּאַדאַלז.פלאָקקולאַטיאָן ריקווייערז מילד אַדזשאַטיישאַן ביי אַ נידעריק גיכקייַט פון 2-6 רפּם.די מערסט פּראָסט מיקסינג ספּידז אין פלאָקקולאַטאָרס זענען 3 רפּם און 4 רפּם.די לאַבאָראַטאָריע וואָג פלאָקקולאַטאָר לויפן איז דיזיינד צו פאָרשטעלן די לויפן אין די פלאָקקולאַטיאָן טאַנק אָפּטייל פון אַ טרינקט וואַסער באַהאַנדלונג פאַבריק.מאַכט איז קאַלקיאַלייטיד ניצן די טראדיציאנעלן יקווייזשאַן 42.פֿאַר ביידע ראָוטיישאַן ספּידז, די גיכקייַט גראַדיענט \(\סטאַקרעל{\מאַטהרם{-}}{\text{G}}\) איז גרעסער ווי 10 \({\text{sec}}^{-{1}}\) , די Reynolds נומער ינדיקייץ טערביאַלאַנט לויפן (טאַבלע 1).
PIV איז גענוצט צו דערגרייכן פּינטלעך און קוואַנטיטאַטיווע מעזשערמאַנץ פון פליסיק גיכקייַט וועקטאָרס סיימאַלטייניאַסלי אין אַ זייער גרויס נומער פון פונקטן 50.די יקספּערמענאַל סעטאַפּ ינקלודעד אַ לאַב-וואָג רודער פלאָקקולאַטאָר, אַ LaVision PIV סיסטעם (2017) און אַ אַרדוינאָ פונדרויסנדיק לאַזער סענסער צינגל.צו שאַפֿן צייט-אַוורידזשד גיכקייַט פּראָופיילז, PIV בילדער זענען רעקאָרדעד סאַקווענטשאַלי אין דער זעלביקער אָרט.די PIV סיסטעם איז קאַלאַברייטיד אַזוי אַז די ציל געגנט איז אין די מידפּוינט פון די לענג פון יעדער פון די דריי בלאַדעס פון אַ באַזונדער רודער אָרעם.די פונדרויסנדיק צינגל באשטייט פון אַ לאַזער ליגן אויף איין זייַט פון די פלאָקקולאַטאָר ברייט און אַ סענסער ופנעמער אויף די אנדערע זייַט.יעדער מאָל ווען די פלאָקקולאַטאָר אָרעם בלאַקס די לאַזער דרך, אַ סיגנאַל איז געשיקט צו די PIV סיסטעם צו כאַפּן אַ בילד מיט די PIV לאַזער און אַפּאַראַט סינגקראַנייזד מיט אַ פּראָוגראַמאַבאַל טיימינג אַפּאַראַט.אויף פ.2 ווייזט די ינסטאַלירונג פון די PIV סיסטעם און די בילד אַקוואַזישאַן פּראָצעס.
די רעקאָרדינג פון PIV איז געווען סטאַרטעד נאָך די פלאָקקולאַטאָר איז אַפּערייטאַד פֿאַר 5-10 מינוט צו נאָרמאַלייז די לויפן און נעמען אין חשבון די זעלבע רעפראַקטיווע אינדעקס פעלד.קאַלאַבריישאַן איז אַטשיווד דורך ניצן אַ קאַלאַבריישאַן טעלער געטובלט אין די פלאָקקולאַטאָר און געשטעלט אין די מידפּוינט פון די לענג פון די בלייד פון אינטערעס.סטרויערן די שטעלע פון די PIV לאַזער צו פאָרעם אַ פלאַך ליכט בויגן גלייַך אויבן די קאַלאַבריישאַן טעלער.רעקאָרדירן די געמאסטן וואַלועס פֿאַר יעדער ראָוטיישאַן גיכקייַט פון יעדער בלייד, און די ראָוטיישאַן ספּידז אויסדערוויילט פֿאַר דער עקספּערימענט זענען 3 רפּם און 4 רפּם.
פֿאַר אַלע PIV רעקאָרדינגס, די צייט מעהאַלעך צווישן צוויי לאַזער פּאַלסיז איז געווען באַשטימט אין די קייט פון 6900 צו 7700 µs, וואָס ערלויבט אַ מינימום פּאַרטאַקאַל דיספּלייסמאַנט פון 5 בילדצעלן.פּילאָט טעסץ זענען דורכגעקאָכט אויף די נומער פון בילדער פארלאנגט צו באַקומען פּינטלעך צייט אַוורידזשד מעזשערמאַנץ.וועקטאָר סטאַטיסטיק זענען קאַמפּערד פֿאַר סאַמפּאַלז מיט 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240 און 280 בילדער.א מוסטער גרייס פון 240 בילדער איז געפונען צו געבן סטאַביל צייט-אַוורידזשד רעזולטאַטן ווייַל יעדער בילד באשטייט פון צוויי ראָמען.
זינט די לויפן אין די פלאָקקולאַטאָר איז טערביאַלאַנט, אַ קליין ינטעראַגיישאַן פֿענצטער און אַ גרויס נומער פון פּאַרטיקאַלז זענען פארלאנגט צו האַלטן קליין טערביאַלאַנט סטראַקטשערז.עטלעכע יטעריישאַנז פון גרייס רעדוקציע זענען געווענדט צוזאמען מיט אַ קרייַז-קאָראַליישאַן אַלגערידאַם צו ענשור אַקיעראַסי.אַן ערשט פּאָללינג פֿענצטער גרייס פון 48 × 48 בילדצעלן מיט 50% אָוווערלאַפּ און איין אַדאַפּטיישאַן פּראָצעס איז נאכגעגאנגען דורך אַ לעצט פּאָללינג פֿענצטער גרייס פון 32 × 32 בילדצעלן מיט 100% אָוווערלאַפּ און צוויי אַדאַפּטיישאַן פּראַסעסאַז.אין דערצו, גלאז פּוסט ספערעס זענען געניצט ווי זוימען פּאַרטיקאַלז אין די לויפן, וואָס ערלויבט בייַ מינדסטער 10 פּאַרטיקאַלז פּער פּאָללינג פֿענצטער.די PIV רעקאָרדינג איז ינישיייטיד דורך אַ צינגל מקור אין אַ פּראָגראַממאַבלע טיימינג יוניט (פּטו), וואָס איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר אַפּערייטינג און סינגקראַנייזינג די לאַזער מקור און די אַפּאַראַט.
די געשעפט CFD פּעקל ANSYS Fluent v 19.1 איז געניצט צו אַנטוויקלען די 3 ד מאָדעל און סאָלווע די יקערדיק לויפן יקווייזשאַנז.
מיט ANSYS-Fluent, אַ 3 ד מאָדעל פון אַ לאַבאָראַטאָריע-וואָג רודער פלאָקקולאַטאָר איז געווען באשאפן.דער מאָדעל איז געמאכט אין די פאָרעם פון אַ רעקטאַנגגיאַלער קעסטל, קאַנסיסטינג פון צוויי רודער ווילז מאָונטעד אויף אַ האָריזאָנטאַל אַקס, ווי די לאַבאָראַטאָריע מאָדעל.דער מאָדעל אָן פרעעבאָאַרד איז 108 סענטימעטער הויך, 118 סענטימעטער ברייט און 138 סענטימעטער לאַנג.א האָריזאָנטאַל סילינדריקאַל פלאַך איז צוגעגעבן אַרום די מיקסער.סילינדריקאַל פלאַך דור זאָל ינסטרומענט די ראָוטיישאַן פון די גאנצע מיקסער בעשאַס די ייַנמאָנטירונג פאַסע און סימולירן די ראָוטייטינג לויפן פעלד ין די פלאָקקולאַטאָר, ווי געוויזן אין פיגורע 3 אַ.
3D ANSYS-פליסיק און מאָדעל דזשיאַמאַטרי דיאַגראַמע, ANSYS פלאָקקולאַטאָר גוף ייגל אויף די פלאַך פון אינטערעס, ANSYS-פליסיק דיאַגראַמע אויף די פלאַך פון אינטערעס.
די מאָדעל געאָמעטריע באשטייט פון צוויי געגנטן, יעדער פון וואָס איז אַ פליסיק.דעם איז אַטשיווד מיט די לאַדזשיקאַל כיסער פונקציע.ערשטער אַראָפּרעכענען די צילינדער (אַרייַנגערעכנט מיקסער) פון די קעסטל צו פאָרשטעלן די פליסיק.דערנאָך אַראָפּרעכענען די מיקסער פון די צילינדער, ריזאַלטינג אין צוויי אַבדזשעקץ: די מיקסער און די פליסיק.צום סוף, אַ סליידינג צובינד איז געווען געווענדט צווישן די צוויי געביטן: אַ צילינדער-צילינדער צובינד און אַ צילינדער-מיקסער צובינד (Fig. 3 אַ).
די מעשינג פון די קאַנסטראַקטאַד מאָדעלס איז געענדיקט צו טרעפן די רעקווירעמענץ פון די טערבולאַנס מאָדעלס וואָס וועט זיין געניצט צו לויפן די נומעריקאַל סימיאַליישאַנז.אַ אַנסטראַקטשערד ייגל מיט יקספּאַנדיד לייַערס לעבן די האַרט ייבערפלאַך איז געניצט.שאַפֿן יקספּאַנשאַן לייַערס פֿאַר אַלע ווענט מיט אַ גראָוט קורס פון 1.2 צו ענשור אַז קאָמפּלעקס לויפן פּאַטערנז זענען קאַפּטשערד, מיט אַ ערשטער שיכטע גרעב פון \(7\mathrm{ x }{10}^{-4}\) עם צו ענשור אַז \ ({\טעקסט {י))^{+}\לע 1.0\).די גוף גרייס איז אַדזשאַסטיד מיט די טעטראַהעדראָן פּאַסן אופֿן.א פראָנט זייַט גרייס פון צוויי ינטערפייסיז מיט אַן עלעמענט גרייס פון 2.5 × \({10}^{-3}\) עם איז באשאפן, און אַ מיקסער פראָנט גרייס פון 9 × \({10}^{-3}\) עם איז געווענדט.די ערשט דזשענערייטאַד ייגל קאָנסיסטעד פון 2144409 עלעמענטן (פיגורע 3ב).
א צוויי-פּאַראַמעטער ק-ε טערבולאַנס מאָדעל איז אויסדערוויילט ווי דער ערשט באַזע מאָדעל.צו אַקיעראַטלי סימולירן די סווירלינג לויפן ין די פלאָקקולאַטאָר, אַ מער קאַמפּיוטישאַנאַלי טייַער מאָדעל איז אויסדערוויילט.די טערביאַלאַנט סווערלינג לויפן ין די פלאָקקולאַטאָר איז געווען נומעריקאַללי ינוועסטאַגייטאַד מיט צוויי CFD מאָדעלס: SST k–ω51 און IDDES52.די רעזולטאַטן פון ביידע מאָדעלס זענען קאַמפּערד מיט יקספּערמענאַל פּיוו רעזולטאַטן צו וואַלאַדייט די מאָדעלס.ערשטער, די SST k-ω טערביאַלאַנס מאָדעל איז אַ צוויי-יקווייזשאַן טערביאַלאַנט וויסקאָסיטי מאָדעל פֿאַר פליסיק דינאַמיק אַפּלאַקיישאַנז.דאָס איז אַ כייבריד מאָדעל קאַמביינינג די Wilcox k-ω און k-ε מאָדעלס.די מיקסינג פֿונקציע אַקטאַווייץ די Wilcox מאָדעל לעבן די וואַנט און די ק-ε מאָדעל אין די אָנקאַמינג לויפן.דעם ינשורז אַז די ריכטיק מאָדעל איז געניצט איבער די לויפן פעלד.עס אַקיעראַטלי פּרידיקס לויפן צעשיידונג רעכט צו אַדווערס דרוק גראַדיענץ.צווייטנס, די Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES) אופֿן, וויידלי געניצט אין די ינדיווידואַל עדדי סימיאַליישאַן (DES) מאָדעל מיט די SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) מאָדעל, איז אויסגעקליבן.IDDES איז אַ כייבריד RANS-LES (גרויס עדי סימיאַליישאַן) מאָדעל וואָס גיט אַ מער פלעקסאַבאַל און באַניצער-פרייַנדלעך האַכלאָטע סקיילינג (SRS) סימיאַליישאַן מאָדעל.עס איז באזירט אויף די LES מאָדעל צו האַלטן גרויס עדיז און ריווערץ צו SST k-ω צו סימולירן קליין עדיז.סטאַטיסטיש אַנאַליזעס פון די רעזולטאַטן פון די SST k-ω און IDES סימיאַליישאַנז זענען קאַמפּערד מיט די PIV רעזולטאַטן צו וואַלאַדייט די מאָדעל.
א צוויי-פּאַראַמעטער ק-ε טערבולאַנס מאָדעל איז אויסדערוויילט ווי דער ערשט באַזע מאָדעל.צו אַקיעראַטלי סימולירן די סווירלינג לויפן ין די פלאָקקולאַטאָר, אַ מער קאַמפּיוטישאַנאַלי טייַער מאָדעל איז אויסדערוויילט.די טערביאַלאַנט סווערלינג לויפן ין די פלאָקקולאַטאָר איז געווען נומעריקאַללי ינוועסטאַגייטאַד מיט צוויי CFD מאָדעלס: SST k–ω51 און IDDES52.די רעזולטאַטן פון ביידע מאָדעלס זענען קאַמפּערד מיט יקספּערמענאַל פּיוו רעזולטאַטן צו וואַלאַדייט די מאָדעלס.ערשטער, די SST k-ω טערביאַלאַנס מאָדעל איז אַ צוויי-יקווייזשאַן טערביאַלאַנט וויסקאָסיטי מאָדעל פֿאַר פליסיק דינאַמיק אַפּלאַקיישאַנז.דאָס איז אַ כייבריד מאָדעל קאַמביינינג די Wilcox k-ω און k-ε מאָדעלס.די מיקסינג פֿונקציע אַקטאַווייץ די Wilcox מאָדעל לעבן די וואַנט און די ק-ε מאָדעל אין די אָנקאַמינג לויפן.דעם ינשורז אַז די ריכטיק מאָדעל איז געניצט איבער די לויפן פעלד.עס אַקיעראַטלי פּרידיקס לויפן צעשיידונג רעכט צו אַדווערס דרוק גראַדיענץ.צווייטנס, די Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES) אופֿן, וויידלי געניצט אין די ינדיווידואַל עדדי סימיאַליישאַן (DES) מאָדעל מיט די SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) מאָדעל, איז אויסגעקליבן.IDDES איז אַ כייבריד RANS-LES (גרויס עדי סימיאַליישאַן) מאָדעל וואָס גיט אַ מער פלעקסאַבאַל און באַניצער-פרייַנדלעך האַכלאָטע סקיילינג (SRS) סימיאַליישאַן מאָדעל.עס איז באזירט אויף די LES מאָדעל צו האַלטן גרויס עדיז און ריווערץ צו SST k-ω צו סימולירן קליין עדיז.סטאַטיסטיש אַנאַליזעס פון די רעזולטאַטן פון די SST k-ω און IDES סימיאַליישאַנז זענען קאַמפּערד מיט די PIV רעזולטאַטן צו וואַלאַדייט די מאָדעל.
ניצן אַ דרוק-באזירט טראַנזשאַנט סאָלווער און נוצן ערלעכקייט אין די י ריכטונג.ראָוטיישאַן איז אַטשיווד דורך אַסיינינג אַ מעש באַוועגונג צו די מיקסער, ווו די אָנהייב פון די ראָוטיישאַן אַקס איז אין די צענטער פון די האָריזאָנטאַל אַקס און די ריכטונג פון די ראָוטיישאַן אַקס איז אין די ז ריכטונג.א מעש צובינד איז באשאפן פֿאַר ביידע מאָדעל דזשיאַמאַטרי ינטערפייסיז, ריזאַלטינג אין צוויי באַונדינג קעסטל עדזשאַז.ווי אין די יקספּערמענאַל טעכניק, די ראָוטיישאַן גיכקייַט קאָראַספּאַנדז צו 3 און 4 רעוואַלושאַנז.
די גרענעץ טנאָים פֿאַר די ווענט פון די מיקסער און די פלאָקקולאַטאָר זענען באַשטימט דורך די וואַנט, און די שפּיץ עפן פון די פלאָקקולאַטאָר איז באַשטימט דורך די ווענטיל מיט נול מאָס דרוק (Fig. 3c).פּשוט דרוק-גיכקייַט קאָמוניקאַציע סכעמע, דיסקרעטיזאַטיאָן פון די גראַדיענט פּלאַץ פון רגע-סדר פאַנגקשאַנז מיט אַלע פּאַראַמעטערס באזירט אויף קלענסטער סקווערז עלעמענטן.די קאַנווערדזשאַנס קריטעריאָן פֿאַר אַלע לויפן וועריאַבאַלז איז די סקיילד ריזידזשואַל 1 X \({10}^{-3}\).די מאַקסימום נומער פון יטעריישאַנז פּער צייט שריט איז 20, און די צייט שריט גרייס קאָראַספּאַנדז צו אַ ראָוטיישאַן פון 0.5 °.די לייזונג קאַנווערדזשז ביי די 8 יטעראַטיאָן פֿאַר די SST k–ω מאָדעל און ביי די 12 יטעריישאַן מיט IDDES.אין דערצו, די נומער פון צייט סטעפּס איז געווען קאַלקיאַלייטיד אַזוי אַז די מיקסער געמאכט בייַ מינדסטער 12 רעוואַלושאַנז.צולייגן דאַטן מוסטערונג פֿאַר צייט סטאַטיסטיק נאָך 3 ראָוטיישאַנז, וואָס אַלאַוז נאָרמאַליזיישאַן פון די לויפן, ענלעך צו די יקספּערמענאַל פּראָצעדור.פאַרגלייכן די רעזולטאַט פון די גיכקייַט לופּס פֿאַר יעדער רעוואָלוציע גיט פּונקט די זעלבע רעזולטאַטן פֿאַר די לעצטע פיר רעוואַלושאַנז, וואָס ינדיקייץ אַז אַ פעסט שטאַט איז דערגרייכט.די עקסטרע רעוווס האט נישט פֿאַרבעסערן די מיטל גיכקייַט קאַנטורז.
די צייט שריט איז דיפיינד אין באַציונג צו די ראָוטיישאַן גיכקייַט, 3 רפּם אָדער 4 רפּם.די צייט שריט איז ראַפינירט צו די צייט פארלאנגט צו דרייען די מיקסער מיט 0.5 °.דאָס איז גענוג, ווייַל די לייזונג קאַנווערדזשיז לייכט, ווי דיסקרייבד אין די פריערדיקע אָפּטיילונג.אזוי, אַלע נומעריקאַל חשבונות פֿאַר ביידע טערבולאַנס מאָדעלס זענען דורכגעקאָכט מיט אַ מאַדאַפייד צייט שריט פון 0.02 \(\סטאַקרעל{\מאַטהרם{-}}{7}\) פֿאַר 3 רפּם, 0.0208 \(\סטאַקרעל{\מאַטהרם {-} {3}\) 4 רפּם.פֿאַר אַ געגעבן ראַפינירטקייַט צייט שריט, די קאָראַנט נומער פון אַ צעל איז שטענדיק ווייניקער ווי 1.0.
צו ויספאָרשן מאָדעל-מעש אָפענגיקייַט, רעזולטאַטן זענען ערשטער באקומען מיט די אָריגינעל 2.14M מעש און דערנאָך די ראַפינירט 2.88M מעש.גריד ראַפינירטקייַט איז אַטשיווד דורך רידוסינג די צעל גרייס פון די מיקסער גוף פון 9 × \({10}^{-3}\) עם צו 7 × \({10}^{-3}\) עם.פֿאַר די אָריגינעל און ראַפינירט מעשעס פון די צוויי מאָדעלס טערביאַלאַנס, די דורכשניטלעך וואַלועס פון די גיכקייַט מאַדזשולז אין פאַרשידענע ערטער אַרום די בלייד זענען קאַמפּערד.דער פּראָצענט חילוק צווישן די רעזולטאַטן איז 1.73% פֿאַר די SST k-ω מאָדעל און 3.51% פֿאַר די IDES מאָדעל.IDES ווייזט אַ העכער פּראָצענט חילוק ווייַל עס איז אַ כייבריד RANS-LES מאָדעל.די דיפעראַנסיז זענען באַטראַכט ווי נישטיק, אַזוי די סימיאַליישאַן איז דורכגעקאָכט מיט דער אָריגינעל ייגל מיט 2.14 מיליאָן עלעמענטן און אַ ראָוטיישאַן צייט שריט פון 0.5 °.
די רעפּראָדוסיביליטי פון די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן איז יגזאַמאַנד דורך פּערפאָרמינג יעדער פון די זעקס יקספּעראַמאַנץ אַ צווייט מאָל און קאַמפּערינג די רעזולטאַטן.פאַרגלייַכן די גיכקייַט וואַלועס אין די צענטער פון די בלייד אין צוויי סעריע פון יקספּעראַמאַנץ.די דורכשניטלעך פּראָצענט חילוק צווישן די צוויי יקספּערמענאַל גרופּעס איז געווען 3.1%.די PIV סיסטעם איז אויך ינדיפּענדאַנטלי רעקאַליברייטיד פֿאַר יעדער עקספּערימענט.פאַרגלייַכן די אַנאַליטיש קאַלקיאַלייטיד גיכקייַט אין דעם צענטער פון יעדער בלייד מיט די PIV גיכקייַט אין דער זעלביקער אָרט.דער פאַרגלייַך ווייזט די חילוק מיט אַ מאַקסימום פּראָצענט טעות פון 6.5% פֿאַר בלייד 1.
איידער קוואַנטאַפייינג די צעטל פאַקטאָר, עס איז נייטיק צו סייאַנטיפיקלי פֿאַרשטיין דעם באַגריף פון צעטל אין אַ רודער פלאָקקולאַטאָר, וואָס ריקווייערז לערנען די לויפן סטרוקטור אַרום די פּאַדאַלז פון די פלאָקקולאַטאָר.קאַנסעפּטשואַלי, די צעטל קאָואַפישאַנט איז געבויט אין די פּלאַן פון רודער פלאָקקולאַטאָרס צו נעמען אין חשבון די גיכקייַט פון די בלאַדעס קאָרעוו צו די וואַסער.די ליטעראַטור רעקאַמענדז אַז די גיכקייַט איז 75% פון די בלייד גיכקייַט, אַזוי רובֿ דיזיינז טיפּיקלי נוצן אַ אַק פון 0.25 צו רעכענען דעם אַדזשאַסטמאַנט.דאָס ריקווייערז די נוצן פון גיכקייַט סטרימליינז דערייווד פון PIV יקספּעראַמאַנץ צו גאָר פֿאַרשטיין די לויפן גיכקייַט פעלד און לערנען דעם צעטל.בלייד 1 איז די ינערמאָוסט בלייד קלאָוסאַסט צו די שטיל, בלייד 3 איז די ויסווייניקסט בלייד, און בלייד 2 איז די מיטל בלייד.
די גיכקייַט סטרימליינז אויף בלייד 1 ווייַזן אַ דירעקט ראָוטייטינג לויפן אַרום די בלייד.די לויפן פּאַטערנז קומען פֿון אַ פונט אויף די רעכט זייַט פון די בלייד, צווישן די ראָוטער און די בלייד.איר זוכט אין די געגנט ינדאַקייטיד דורך די רויט דאַטיד קעסטל אין פיגורע 4 אַ, עס איז טשיקאַווע צו ידענטיפיצירן אן אנדער אַספּעקט פון די רעסירקולאַטיאָן לויפן אויבן און אַרום די בלייד.לויפן וויזשוואַלאַזיישאַן ווייזט קליין לויפן אין די רעסירקולאַטיאָן זאָנע.דעם לויפן אַפּראָוטשיז פון די רעכט זייַט פון די בלייד אין אַ הייך פון וועגן 6 סענטימעטער פון די סוף פון די בלייד, עפשער רעכט צו דער השפּעה פון דער ערשטער בלייד פון די האַנט פּריסידינג די בלייד, וואָס איז קענטיק אין די בילד.לויפן וויזשוואַלאַזיישאַן ביי 4 רפּם ווייזט די זעלבע נאַטור און סטרוקטור, משמעות מיט העכער ספּידז.
גיכקייַט פעלד און קראַנט גראַפס פון דריי בלאַדעס ביי צוויי ראָוטיישאַן ספּידז פון 3 רפּם און 4 רפּם.די מאַקסימום דורכשניטלעך גיכקייַט פון די דריי בלאַדעס ביי 3 רפּם איז 0.15 עם / s, 0.20 עם / s און 0.16 עם / s ריספּעקטיוולי, און די מאַקסימום דורכשניטלעך גיכקייַט ביי 4 רפּם איז 0.15 עם / s, 0.22 עם / s און 0.22 עם / s. s, ריספּעקטיוולי.אויף דרײַ בלעטלעך.
אן אנדער פאָרעם פון כעליקאַל לויפן איז געפונען צווישן וואַנעס 1 און 2. די וועקטאָר פעלד ווייזט קלאר אַז די וואַסער לויפן איז מאָווינג אַרוף פון די דנאָ פון וויין 2, ווי אנגעוויזן דורך די ריכטונג פון די וועקטאָר.ווי געוויזן דורך די דאַטיד קעסטל אין Fig.אויף די ייבערפלאַך פון די בלייד 1, דאַונווערד וועקטאָרס זענען אונטערשיידן, וואָס צוגאַנג ביידע בלאַדעס און אַרומרינגלען זיי פון די רעסירקולאַטיאָן לויפן געשאפן צווישן זיי.דער זעלביקער לויפן סטרוקטור איז באשלאסן ביי ביידע ראָוטיישאַן ספּידז מיט אַ העכער גיכקייַט אַמפּליטוד פון 4 רפּם.
די גיכקייַט פעלד פון בלייד 3 טוט נישט מאַכן אַ באַטייטיק צושטייַער פון די גיכקייַט וועקטאָר פון די פריערדיקע בלייד דזשוינינג די לויפן אונטער בלייד 3. די הויפּט לויפן אונטער בלייד 3 איז רעכט צו דער ווערטיקאַל גיכקייַט וועקטאָר רייזינג מיט די וואַסער.
די גיכקייַט וועקטאָרס איבער די ייבערפלאַך פון די בלייד 3 קענען זיין צעטיילט אין דרייַ גרופּעס, ווי געוויזן אין פיגורע 4 ק.דער ערשטער שטעלן איז די שטעלן אויף די רעכט ברעג פון די בלייד.די לויפן סטרוקטור אין דעם שטעלע איז גלייַך צו די רעכט און אַרויף (ד"ה צו בלייד 2).די רגע גרופּע איז די מיטן פון די בלייד.דער גיכקייַט וועקטאָר פֿאַר דעם שטעלע איז דירעקטעד גלייַך אַרויף, אָן קיין דיווייישאַן און אָן ראָוטיישאַן.די פאַרקלענערן אין די גיכקייַט ווערט איז באשלאסן מיט אַ פאַרגרעסערן אין די הייך אויבן די סוף פון די בלייד.פֿאַר די דריט גרופּע, ליגן אויף די לינקס פּעריפעריע פון די בלאַדעס, די לויפן איז מיד דירעקטעד צו די לינקס, ד"ה צו די וואַנט פון די פלאָקקולאַטאָר.רובֿ פון די לויפן רעפּריזענטיד דורך די גיכקייַט וועקטאָר גייט אַרויף, און טייל פון די לויפן גייט כאָריזאַנטאַלי אַראָפּ.
צוויי טערבולאַנס מאָדעלס, SST k-ω און IDDES, זענען געניצט צו בויען צייט-אַוורידזשד גיכקייַט פּראָופיילז פֿאַר 3 רפּם און 4 רפּם אין די בלייד מיטל לענג פלאַך.ווי געוויזן אין פיגורע 5, פעסט שטאַט איז אַטשיווד דורך אַטשיווינג אַבסאָלוט ענלעכקייט צווישן די גיכקייַט קאַנטורז באשאפן דורך פיר סאַקסעסיוו ראָוטיישאַנז.אין דערצו, די צייט-אַוורידזשד גיכקייַט קאַנטורז דזשענערייטאַד דורך IDDES זענען געוויזן אין Fig.6ב.
ניצן IDDES און צייט-אַוורידזשד גיכקייַט לופּס דזשענערייטאַד דורך SST k–ω, IDDES האט אַ העכער פּראָפּאָרציע פון גיכקייַט לופּס.
קערפאַלי ונטערזוכן די גיכקייַט פּראָפיל באשאפן מיט ידדעס ביי 3 רפּם ווי געוויזן אין פיגורע 7. די מיקסער ראָוטייץ קלאַקווייז און די לויפן איז דיסקאַסט לויט די הערות געוויזן.
אויף פ.7 קען מען זען, אַז אויף די ייבערפלאַך פון די בלייד 3 אין די I-קוואַדראַנט עס איז אַ צעשיידונג פון די לויפן, ווייַל די לויפן איז נישט קאַנסטריינד רעכט צו דעם בייַזייַן פון דער אויבערשטער לאָך.אין קוואַדראַנט וו קיין צעשיידונג פון די לויפן איז באמערקט, זינט די לויפן איז גאָר באגרענעצט דורך די ווענט פון די פלאָקקולאַטאָר.אין קוואַדראַנט III, די וואַסער ראָוטייץ מיט אַ פיל נידעריקער אָדער נידעריקער גיכקייַט ווי אין די פריערדיקע קוואַדראַנץ.די וואַסער אין קוואַדראַנץ איך און וו איז אריבערגעפארן (ד"ה ראָוטייטיד אָדער פּושט אויס) אַראָפּ דורך די קאַמף פון די מיקסער.און אין קוואַדראַנט III, די וואַסער איז פּושט אויס דורך די בלאַדעס פון די אַגיטאַטאָר.עס איז קלאָר ווי דער טאָג אַז די וואַסער מאַסע אין דעם אָרט אַנטקעגנשטעלנ זיך די אַפּראָוטשינג פלאָקקולאַטאָר אַרבל.די סווירלינג לויפן אין דעם קוואַדראַנט איז גאָר אפגעשיידט.פֿאַר קוואַדראַנט IV, רובֿ פון די לופט לויפן אויבן וויין 3 איז דירעקטעד צו די פלאָקקולאַטאָר וואַנט און ביסלעכווייַז פארלירט זייַן גרייס ווי די הייך ינקריסיז צו די שפּיץ עפן.
אין אַדישאַן, די הויפט אָרט כולל קאָמפּלעקס לויפן פּאַטערנז וואָס באַהערשן קוואַדראַנץ III און IV, ווי געוויזן דורך די בלוי דאַטיד יליפּס.דעם אנגעצייכנט געגנט האט גאָרנישט צו טאָן מיט די סווערלינג לויפן אין די רודער פלאָקקולאַטאָר, ווייַל די סווערלינג באַוועגונג קענען זיין יידענאַפייד.דאָס איז אין קאַנטראַסט צו קוואַדראַנץ I און II ווו עס איז אַ קלאָר צעשיידונג צווישן ינערלעך לויפן און פול ראָוטיישאַנאַל לויפן.
ווי געוויזן אין Fig.6, קאַמפּערינג די רעזולטאַטן פון IDDES און SST k-ω, דער הויפּט חילוק צווישן די גיכקייַט קאַנטורז איז די מאַגנאַטוד פון די גיכקייַט מיד אונטער בלייד 3. די SST k-ω מאָדעל קלאר ווייזט אַז עקסטענדעד הויך-גיכקייַט לויפן איז געפירט דורך בלייד 3 קאַמפּערד צו IDES.
אן אנדער חילוק קענען זיין געפֿונען אין קוואַדראַנט III.פון די IDES, ווי דערמאנט פריער, ראָוטיישאַנאַל לויפן צעשיידונג צווישן די פלאָקקולאַטאָר געווער איז געווען באמערקט.אָבער, דעם שטעלע איז שטארק אַפעקטאַד דורך די נידעריק גיכקייַט לויפן פון די עקן און די ינלענדיש פון דער ערשטער בלייד.פֿון SST k–ω פֿאַר דער זעלביקער אָרט, די קאַנטור שורות ווייַזן לעפיערעך העכער גיכקייַט קאַמפּערד מיט IDDES ווייַל עס איז קיין קאַנפלואַנט לויפן פון אנדערע מקומות.
א קוואַליטאַטיווע פארשטאנד פון די גיכקייַט וועקטאָר פעלדער און סטרימליינז איז פארלאנגט פֿאַר אַ ריכטיק פארשטאנד פון די לויפן נאַטור און סטרוקטור.געגעבן אַז יעדער בלייד איז 5 סענטימעטער ברייט, זיבן גיכקייַט פונקטן זענען אויסדערוויילט אַריבער די ברייט צו צושטעלן אַ רעפּריזענאַטיוו גיכקייַט פּראָפיל.אין אַדישאַן, אַ קוואַנטיטאַטיווע פארשטאנד פון די מאַגנאַטוד פון גיכקייַט ווי אַ פֿונקציע פון הייך אויבן די בלייד ייבערפלאַך איז פארלאנגט דורך פּלאַטינג די גיכקייַט פּראָפיל גלייַך איבער יעדער בלייד ייבערפלאַך און איבער אַ קעסיידערדיק ווייַטקייט פון 2.5 סענטימעטער ווערטיקלי אַרויף צו אַ הייך פון 10 סענטימעטער.זען S1, S2 און S3 אין די פיגור פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע.אַפּפּענדיקס יי פיגורע 8 ווייזט די ענלעכקייט פון די ייבערפלאַך גיכקייַט פאַרשפּרייטונג פון יעדער בלייד (י = 0.0) באקומען ניצן פּיוו יקספּעראַמאַנץ און ANSYS-פלוענט אַנאַליסיס ניצן ידדעס און ססט ק-ω.ביידע נומעריקאַל מאָדעלס מאַכן עס מעגלעך צו אַקיעראַטלי סימולירן די לויפן סטרוקטור אויף די ייבערפלאַך פון די פלאָקקולאַטאָר בלאַדעס.
גיכקייַט דיסטריביושאַנז PIV, IDDES און SST k–ω אויף די בלייד ייבערפלאַך.די X-אַקס רעפּראַזענץ די ברייט פון יעדער בויגן אין מילאַמיטערז, מיט די אָנהייב (0 מם) רעפּריזענטינג די לינקס פּעריפעריע פון די בויגן און די סוף (50 מם) רעפּריזענטינג די רעכט פּעריפעריע פון די בויגן.
עס איז קלאר געזען אַז די גיכקייַט דיסטריביושאַנז פון די בלאַדעס 2 און 3 זענען געוויזן אין Fig.8 און Fig.8.S2 און S3 אין אַפּפּענדיקס א ווייַזן ענלעך טרענדס מיט הייך, בשעת בלייד 1 ענדערונגען ינדיפּענדאַנטלי.די גיכקייַט פּראָופיילז פון בלאַדעס 2 און 3 ווערן בישליימעס גלייַך און האָבן די זעלבע אַמפּליטוד אין אַ הייך פון 10 סענטימעטער פון די סוף פון די בלייד.דעם מיטל אַז די לויפן ווערט מונדיר אין דעם פונט.דאָס איז קלאר געזען פֿון די PIV רעזולטאַטן, וואָס זענען געזונט ריפּראַדוסט דורך IDES.דערווייַל, די SST k–ω רעזולטאַטן ווייַזן עטלעכע דיפעראַנסיז, ספּעציעל ביי 4 רפּם.
עס איז וויכטיק צו טאָן אַז בלייד 1 ריטיינז די זעלבע פאָרעם פון די גיכקייַט פּראָפיל אין אַלע שטעלעס און איז נישט נאָרמאַלייזד אין הייך, ווייַל די סווירל געשאפן אין די צענטער פון די מיקסער כּולל דער ערשטער בלייד פון אַלע געווער.אויך, קאַמפּערד מיט IDDES, PIV בלייד גיכקייַט פּראָופיילז 2 און 3 געוויזן אַ ביסל העכער גיכקייַט וואַלועס אין רובֿ לאָוקיישאַנז ביז זיי זענען קימאַט גלייַך בייַ 10 סענטימעטער אויבן די בלייד ייבערפלאַך.
פּאָסטן צייט: פעברואר 26-2023