ПРИМЕНЕНИЕ ВИХРЕГЕНЕРАТОРОВ В ГИДРАВЛИКЕ

摘要

Object and purpose of research. Investigation of possibility to reduce hydraulic losses in pipelines with cones, branches and sudden expansions by installation of vortex generators (VG). Subject matter and methods. VG chambers of various geometries were installed one by one in way of sudden flow expansion sections. Full scale tests were conducted on a pipeline section with a sudden expansion for two diameter ratios D/d = 100/53 and D/d = 100/41. Mean water flow speed was varied from 1.4 to 7.0 m/s. Hydraulic loss was estimated in terms of local drag coefficient. Main results. VG gives a considerable reduction in hydraulic losses as compared to the pipeline section without VG, ranging from 25 to 40% depending on the diameter ratio D/d in the entire flow speed range. Conclusion. Variations in VG chamber geometry caused no significant differences in hydraulic losses. For practical reasons an annular chamber of trapezoidal cross section is suggested as an easy-to-make option.%Цель и объект научной работы. Изучить возможности снижения гидравлических потерь в трубопроводах, имеющих участки в виде диффузоров, отводов, внезапного расширения с помощью установленного на таком участке вихрегенератора (ВГ). Методы исследования. Использовались камеры ВГ разной геометрической формы, которые поочередно устанавливались в зоне внезапного расширения потока. Натурные исследования проводились на участке трубопровода с внезапным расширением для двух вариантов отношений диаметров D/d = 100/53 и D/d = 100/41. Средняя скорость течения воды изменялась в пределах от 1,4 до 7,0 м/с. Оценка величины гидравлических потерь производилась по коэффициенту местного сопротивления. Основные результаты. При постановке ВГ получено существенное снижение гидравлических потерь по сравнению с участком без ВГ, порядка 25÷40% в зависимости от отношения D/d во всем диапазоне скоростей. Заключение. Варьирование выбранными геометрическими формами камер вихрегенератора к каким-либо существенным отличиям по потерям не привело. Для практического использования предлагается вариант кольцевой камеры, имеющей в сечении форму трапеции, которая с точки зрения технологии изготовления проще, чем другие.