Моделирование газового потока в двухконтурной вихревой трубе Ранка-Хилша
Автор: Носков Александр Семенович, Ловцов Александр Викторович, Хаит Анатолий Вильич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.5, 2012 года.
Бесплатный доступ
В статье приводится описание математической модели течения газа в вихревой трубе Ранка-Хилша и результаты ее реализации в пакете вычислительной гидродинамики OpenFOAM. Представлены данные расчетов вихревого газового потока, выполненных с использованием шести типов одно- и двухпараметрических полуэмпирических моделей турбулентности. Показано, что модельные характеристики вихревой трубы не соотносятся с экспериментальными данными ни количественно, ни качественно. Сделан вывод о необходимости модификации использованной модели турбулентности.
Эффект ранка-хилша, вихревая труба, математическое моделирование, модель турбулентности
Короткий адрес: https://sciup.org/14320625
IDR: 14320625 | УДК: 533.6.011.35 | DOI: 10.7242/1999-6691/2012.5.3.37
Simulation of gas flow in double-circuit Ranque-Hilsch vortex tube
The mathematical model of gas flow in a Ranque-Hilsch vortex tube implemented in the OpenFOAM environment is described. Six types of one- and two-parametric semi-empirical turbulence models are used to simulate the vortex gas flow. It is shown that there is quantitative and qualitative disagreement between the model characteristics of the vortex tube and the experimental data. The obtained results indicate that the applied turbulence model should be modified.
Список литературы Моделирование газового потока в двухконтурной вихревой трубе Ранка-Хилша
- Ranque G.J. Experiments on expansion in a vortex with simultaneous exhaust of hot air and cold air//J. Phys. Radium (Paris). -1933. -N. 4. -P. 112-114.
- Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. -УНПЦ «Энергомаш», 2000. -415 с.
- Суслов А.Д., Иванов С.В., Мурашкин А.В., Чижиков Ю.В. Вихревые аппараты. -М.: Машиностроение, 1985. -256 с.
- Кузнецов В.И. Теория и расчет эффекта Ранка. -Омск: Изд.-во ОмГТУ, 1995. -217 с.
- Аликина О.Н. Гидродинамика и теплообмен в вихревой трубке Ранка-Хилша: Вычислительный эксперимент/Дис. канд. физ.-мат. наук: 01.02.05. -Пермь, ПГТУ, 2003. -122 с.
- Хаит А.В., Носков А.С., Бутымова А.П., Плешков С.Ю., Ловцов А.В. Энергоэффективность и экономическая целесообразность применения систем искусственного климата на базе вихревой трубы//ИСЖ. -2011. -№ 1. -С. 17-23.
- Носков А.С., Якшина Н.В., Хаит А.В., Ловцов А.В. Использование холодильно-нагревательных систем на базе вихревых труб для организации заданного микроклимата в производственных и складских помещениях. Система управления экологической безопасностью//Сб. трудов Четвертой заочной межд. научно-практической конференции, г. Екатеринбург, 27-28 мая 2010 г. -Т. 2. -С. 81-87.
- Пархимович А.Ю. Имитационное моделирование температурной стратификации закрученных потоков в вихревых хладогенераторах/Дис. канд. техн. наук: 05.04.13. -Уфа, УГАТУ, 2008. -124 с.
- Соловьев А.А. Численное и физическое моделирование процессов энерго и фазоразделения в вихревых трубах/Дис. канд. техн. наук: 05.04.13. -Уфа, УГАТУ, 2008. -155 с.
- Фузеева А.А. Численное моделирование температурной стратификации в вихревых трубах//Матем. моделирование. -2006. -Т. 18, № 9. -С. 113-120.
- Dutta T., Sinhamahapatra K.P., Bandyopdhyay S.S. Comparison of different turbulence models in predicting the temperature separation in a Ranque-Hilsch vortex tube//Int. J. Refrig. -2010. -V. 33, N. 4. -P. 783-792. DOI
- Behera Upendra, Paul P.J., Kasthurirengan S., Karunanithi R., Ram S.N., Dinesh K., Jacob S. CFD analysis and experimental investigations towards optimizing the parameters of Ranque-Hilsch vortex tube//Int. J. Heat Mass Tran. -2005. -V. 48, N. 10. -P. 1961-1973. DOI
- Dincer K., Avci A., Baskaya S., Berber A. Experimental investigation and energy analysis of the performance of a counter flow Ranque-Hilsch vortex tube with regard to nozzle cross-section areas//Int. J. Refrig. -2010. -V. 33, N. 5. -P. 954-962. DOI
- Selek M., Tasdemir S., Dincer K., Baskaya S. Experimental examination of the cooling performance of Ranque-Hilsch vortex tube on the cutting tool nose point of the turret lathe through infrared thermography method//Int. J. Refrig. -2011. -V. 34, N. 3. -P. 807-815. DOI
- Wilcox David C. Turbulence Modeling for CFD. -DCW Industries, Inc., 1994. -460 p.
- Farouk Tanvir, Farouk Bakhtier. Large eddy simulations of the flow field and temperature separation in the Ranque-Hilsch vortex tube//Int. J. Heat Mass Tran. -2007. -V. 50, N. 23-24. -P. 4724-4735. DOI
- Menter Florian R. Review of the shear-stress transport turbulence model experience from an industrial perspective.//Int. J. Comput. Fluid D. -V. 23, N. 4. -P. 305-316. DOI
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. -М.: Дрофа, 2003. -840 с.
- Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. -М.: Атомиздат, 1979. -416 с.
- Арбузов В.А., Дубнищев Ю.Н., Лебедев А.В., Правдина М.Х., Яворский Н.И. Наблюдение крупномасштабных гидродинамических структур в вихревой трубке и эффект Ранка//ПЖТФ. -1997. -Т. 23, № 23. -С. 84-90.
- Пиралишвили Ш.А., Михайлов В.Г. Экспериментальное исследование вихревой трубы с дополнительным потоком. Некоторые вопросы исследования теплообмена и тепловых машин//Тр. КуАИ. -Куйбышев, 1973. -Вып. 56. -С. 64-74.
- Piralishvili Sh.A., Polyaev V.M. Flow and thermodynamic characteristics of energy separation in a double-circuit vortex tube -An experimental investigation//Exp. Therm. Fluid Sci. -1996. -V. 12, N. 4. -P. 399-410 DOI
