Введение к работе
Актуальность работы. Исследование возможности управления отрн-. зом потока и гидродинамическим сопротивлением представляет как практический так и общенаучный интерес. Отрыв потока обычно приводит к таким нежелательным последствиям как потеря энергии, воз- ' никновение неустойчивости, резкое изменение давления и тому поденное. От структуры потока и гидродинамического сопротивления зависят рабочие характеристики многих гидромашин, каналов, трубопроводов. Использование в качестве средства управления магнитожидкостных- покрытий является современным, динамически развивающимся направлением исследований. С помощью магнитожидкостных покрытий можно управлять гидродинамикой потоков обычных жидкостей в системах транспортировки жидких сред, жидкостных теплообменниках, в таких технологических процессах, для которых характер движения потока является определяющим. Настоящая работа посвящена изучению управляющих воздействий таких покрытий.
Цель работы. К настоящему времени осуществлено достаточно глубокое изучение свойств магнитожидкостных покрытий. Однако в исследованиях имеется ряд существенных пробелов. Так, при анализе течения в плоском канале его стенки считаются покрытыми непрерывным слоем мапштной жидкости постоянной толщины, в то время как покрытие долено быть прерывистым, иначе оно будет сноситься потоком. Анализ условий возникновения отрыва в синусоидальном канале справедлив только при малых числах Рейнольдса и не учитывает влияния отношения вязкостэй покрытия л потока на картину течения.
Рассмотренные з литературе задачи обтекания тел, покрытых слоем мапштной жидкости не затрагивают вопрос о динамике замкнутых объемов мтнитной жидкости во внешнем потоке. Исходя из этих предпосылок, целью настоящей работы являлось детальное изучение снижения гидравлических сопротивлений и управление отрывом потоков с помощью магнитной жидкости. При этом основной задачей ставилось: изучение влияния характеристик маловязкого магшгтожчдкостного покрытия в каналах на отрыв потока и гидродинамическое сопротивление; исследование обтекания одиночной капли магнитной жидкости.
Научная новизна результатов. Впервые представлены результаты численного 'исследования гидравлического сопротивления плоского ка-
нала с прерывистым периодическим покрытием стенок- слоями маловязкой магнитной жидкости в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Изучен характер влияния на эффект снижения сопротивления таких факторов как амплитуда прерывистого слоя, периодичность слоев, число Рейнольдса,, отношение вязкостей покрытия к потока. Показано, что за счет покрытия можно получить значительное снижение сопротивления канала. Изучено влияние амплитуда и вязкости магнктожидкостно-го покрытия,, числа Рейнольдса и длины волны на отрыв потока..показано , что решающее значение на возникновение отрывного течения имеет вязкость покрытия.
Впервые решена зпача обтекания эллипсоидальных капель магнитной жидкости внешним потоком при малых числах Рейнольде*. Получена зависимость силы гидродинамического сопротивления капли от,ее формы.
Практическая ценность". Результаты работы могут применяться в разработках устройств и методики гидравлического расчета, обеспечивающих снижение сопротивления каналов и трубопроводов' ігри перекачке высоковязк::х жидкостей с помощью покрытия из малоЕязкой магнитной жидкости, а также для расчета массообменной аппаратуры при использовании магнитной жидкости в качестве технологической среды.
Апробация работы. Результаты настоящей работы докладывались и обсуждались на 4 -ой Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям ( Иезново, 1985 г. ), нє. Респ. научно-техническом совещании "Применение математических методов при решении народнохозяйственых задач" ( Гомель, 1986 г. ), на 4-ой Международной конференции по ма-"гнитным жидкостям ( Япония, 1536 г. ), на 6-ом Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике ( Ташкент, ISS6 г. ). Диссертация в целом докладывалась на научно - исследовательском семинаре кафедры промтеплоэнергетики и теплотехники факультета энергетики БІГЛ. Основные результаты опубликованы в 9 работ?"..
Структура и о^ъем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и списка использованной литературы. Полный объем составляет 122 страницы, включая 35 рисунков и библиографию 99 наименований..