Регистрация / Вход
Прислать материал

Снижение сопротивления тройников вентиляционных систем

Сведения об участнике
ФИО
Бадыкова Лейсан Наилевна
Вуз
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Математика. Механика
Раздел области наук
Механика
Тема
Снижение сопротивления тройников вентиляционных систем
Резюме
В работе описываются результаты продолжения исследований течения в плоском вытяжном тройнике, острая кромка которого спрофилирована по очертаниям вихревой зоны непрофилированного тройника. Ранее была верифицирована численная модель течения, определены очертания вихревой зоны и создана компьютерная модель профилированного тройника, которая показала существенное снижение сопротивления, по сравнению с непрофилированным
Ключевые слова
Вентиляционный тройник, коэффициент местного сопротивления, вихревая зона, профилирование
Цели и задачи
Целью является снижение коэффициентов местного сопротивления в тройниках, сравнение падения давления профилированного и непрофилированного вытяжных тройников на слиянии.
Введение

Потеря энергии в механических системах вентиляции в возмущающих элементах (ВЭ) складывается из потерь на деформацию потока и потерь в вихревых зонах, образующихся при срыве потока с острых кромок таких деталей. Наиболее перспективным является уменьшение или исключение отрывных зон. В тройниках, где имеется деление или смешение потоков, имеется необходимость исследовать сопротивление элемента при разных соотношениях воздуха, протекающего по его ветвям. Возникает задача определения оптимального профиля, при котором будет наблюдаться наименьшее сопротивление на всем диапазоне изменения соотношения значений расхода на боковом ответвлении к расходу на слиянии.

Методы и материалы

Методами вычислительной гидродинамики решалась задача о течении воздуха в плоском приточном равнопроходном тройнике с ответвлением на 90° при работе в сети на слиянии потоков. Задача решалась при помощи пакета программ Gambit и Fluent. Была определена расчетная схема, позволяющая решать подобные задачи – стандартная k-ε модель в сочетании с расширенными пристеночными функциями.  На выходной границе устанавливается граничное условие постоянной скорости, на входных границах – постоянство полного избыточного давления. При помощи установки разной величины давлений на ветвях тройника моделировалось разное соотношение Gотв/Gc.

Описание и обсуждение результатов

В пре-процессоре Gambit строилась сетка  тройника, в вычислительном комплексе Fluent проводилось решение. Была выполнена верификация и определена наиболее адекватная численная схема модели тройника, с использованием которой и проводились последующие расчеты. При различном соотношении расходов на боковом ответвлении к слиянию Gотв/Gс были определены профили вихревых зон. Было выявлено, что снижение коэффициента местного сопротивленя в профилированном тройнике примерно в 3 раза выше, чем в непрофилированном. Для трех наиболее характерных значений соотношений расходов по полученным очертаниям вихревых зон непрофилированного тройника были построены профилированные тройники. На каждом из таких тройников также проводилось численное исследование для различных соотношений расходов Gотв/Gс. Итогом стало получение профиля с наименьшими энергозатратами при различном соотношении расходов на боковом ответветвлении и слиянии.

По результатам работы построены очертания вихревых зон для разного соотношения Gотв/G­c при течении воздуха через непрофилированный тройник.

По полученным зависимостям КМС от Gотв/G­c  было сделано несколько выводов. Первое - что минимально сопротивление всех профилей приходится на соотношение, равное примерно 0.5. Более того значения ζпр и ζотв практически при этом совпадают. Это означает, что условия течения (сопротивление) для бокового ответвления и канала на проход – одинаковы. Также видно, что наименьшее сопротивление как при течении по боковому каналу, так и при течении на проход наблюдается для профиля 0,511 на всем исследованном диапазоне изменения соотношения Gотв/Gc

Используемые источники
1. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.
2. Зиганшин А.М., Бадыкова Л.Н., Гимадиева Г.А. Сопротивление плос. прит. тройника на слиянии // Кач-во внут-го воздуха и окр. среды: мат-лы XIII Международной научной конференции, 2015 г., г. Сиань / сост. А. Н. Гвоздков; Волгогр. гос. архит.- строит. ун-т. – Волгоград: ВолгГАСУ, 2015. – С.334-338.
3. Зиганшин А.М. Снижение энергозатрат при движении потоков путем профилирования фасонных частей в коммуникациях энергоустановок // Надежность и безопасность энергетики. – 2015.– №1. – С. 63-68.
4. Зиганшин А.М., Бадыкова Л.Н., Шамсутдинов Т.Ф. Снижение сопротивления вытяжных тройников вентиляционных систем // Сборник мат-ов Всероссийской научно-практической конференции/г. Екатеринбург: УрФУ, 2015. – С. 484-487.
Information about the project
Surname Name
Badykova Leysun
Project title
Reducing of pressure losses across the ventilation tees
Summary of the project
Numerical determination of pressure drop across the advanced construction ventilation tees carried out. This improvement significantly reduce energy consumption for air transport through the ventilation system. Numerical solution is carried out in bidimentional position, with using of Fluent and Gambit programms.
Keywords
Ventilation tee, local loss coefficient, eddy zones, profiling