| Summary: | Предмет исследования: статья относится к области гидродинамики, в частности к научным основам гидротехнического строительства, и посвящена ламинарному течению несжимаемой жидкости в цилиндрической трубе, в котором спутные коаксиальные слои вращаются в противоположных направлениях. Это называемое «контрвихревым» течение, имеет структуру, способствующую интенсивной диффузии движущейся среды и диссипации ее механической энергии. Диффузия многофазных и неоднородных сред используется в микробиологии, химии, экологии, теплотехнике, энергетике, двигателе- и ракетостроении, диссипация энергии потока требуется в глубинных водосбросах высоконапорных гидроузлов. Цели: разработка и анализ теоретической модели течения, позволяющие выявить общие физические закономерности его гидродинамики. Методы: в основу разработки теоретической модели положены метод линеаризации дифференциальных уравнений Навье-Стокса с использованием традиционных допущений и метод их решения путем разложения в ряды Фурье-Бесселя. Результаты: получены теоретические функции радиально-продольного распределения азимутальных и аксиальных скоростей в исследуемом течении. Приведены графики этих распределений при характерных закрутках взаимодействующих слоев и числе Рейнольдса, равном Re = 500. Выводы: анализ полученной модели показал, что изменение вязкости среды сказывается обратно пропорционально на протяженности зоны интенсивной вязкой диффузии закрутки взаимодействующих слоев, в пределах которой контрвихревое течение трансформируется в продольно-осевое без закрутки. При снижении вязкости среды процесс взаимодействия противоположно вращающихся слоев растягивается по длине, при повышении вязкости - сокращается. В приосевой области контрвихревого потока наблюдается сильное возвратное течение. Это явление может использоваться для эффективного дожигания топлива в камерах сгорания теплоэнергетических установок и реактивных двигателей.
|
|---|
