Способ снижения сопротивления трения турбулентного потока газа
Владельцы патента RU 2445518:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования"Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области гидрогазодинамики и может быть использовано при транспортировке газообразных сред по трубопроводам или при перемещении тел в газообразных средах. Способ снижения сопротивления трения турбулентного потока газа, по которому поток направляют вдоль поверхности, содержащей демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций, через перфорационные отверстия поток взаимодействует с демпфирующими полостями, в которых гасят турбулентные пульсации потока, ламинаризируют поток и снижают сопротивление трения, при этом гашение пульсаций происходит демпфирующими полостями разного объема, сообщающимися с потоком посредством различного количества перфорационных отверстий и чередующимися между собой. Технический результат - повышение эффективности снижения сопротивления турбулентного трения в более широком диапазоне частот за счет гашения пульсаций более низкой частоты. 1 ил.
Изобретение относится к области гидрогазодинамики и может быть использовано при транспортировке газообразных сред по трубопроводам или при перемещении тел в газообразных средах.
Известны аналоги - способы снижения сопротивления трения турбулентных потоков (способ снижения сопротивления, реализованный в устройстве, см. патент на изобретение №2204743, F15D 1/00. Поверхность, обтекаемая турбулентным газовым потоком /Ковальногов Н.Н., Хахалева Л.В., Ермолаева Е.К./ Заявл. 08.01.2002. Опубл. 20.05.2003). Этот аналог принят в качестве прототипа.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого в качестве прототипа, относится гашение турбулентных пульсаций в ограниченном диапазоне частот пульсаций давления в пограничном слое из-за более узкого диапазона эффективного подавления.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности снижения сопротивления турбулентного трения в более широком диапазоне частот за счет гашения пульсаций более низкой частоты.
Указанный технический результат достигается тем, что турбулентный поток направляют вдоль перфорированной поверхности с демпфирующими полостями, турбулентные пульсации давления попадают через перфорационные отверстия в демпфирующие полости, которые их гасят, и таким образом снижают сопротивление трения.
Особенность заявляемого способа заключается в том, что гашение пульсаций производят демпфирующими полостями различного объема, которые чередуются между собой.
Новый способ снижения сопротивления трения турбулентного потока газа позволяет повысить эффективность снижения сопротивления трения благодаря подавлению турбулентных пульсаций в более широком диапазоне частот.
На чертеже представлена схема поверхности, обтекаемой газовым потоком, поясняющая способ.
Поверхность, обтекаемая турбулентным газовым потоком, содержит: 1 - перфорационные отверстия; 2 - демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций; 3 - демпфирующие полости для гашения пульсаций с более низкой частотой. Демпфирующие полости 3 для гашения пульсаций с более низкой частотой выполнены более крупного объема по сравнению с демпфирующими полостями 2 для гашения высокочастотных пульсаций.
Способ снижения сопротивления трения турбулентного потока газа осуществляется следующим образом.
Поток направляют со скоростью w вдоль поверхности, содержащей перфорационные отверстия 1. Через перфорационное отверстие 1 в обтекаемой поверхности поток взаимодействует с демпфирующей полостью 2 для гашения высокочастотных пульсаций. Турбулентные пульсации гасят с помощью демпфирующих полостей 2 для гашения высокочастотных пульсаций благодаря пружинящему эффекту (на чертеже символом k1 обозначена упругость эквивалентной пружины), образовавшемуся за счет перетекания некоторой массы газа m в полость и обратно. Аналогично, с помощью демпфирующих полостей 3 для гашения пульсаций с более низкой частотой (с упругостью эквивалентной пружины k2) гасят турбулентные пульсации более низкой частоты. Таким образом, поток ламинаризируют и снижают сопротивление трения.
Кроме того, полости различного объема располагают в чередующемся порядке.
Кроме того, количество перфорационных отверстий зависит от объема демпфирующей полости.
Способ снижения сопротивления трения турбулентного потока газа, по которому поток направляют вдоль поверхности, содержащей демпфирующие полости для гашения высокочастотных пульсаций, через перфорационные отверстия поток взаимодействует с демпфирующими полостями, в которых гасят турбулентные пульсации потока, ламинаризируют поток и снижают сопротивление трения, отличающийся тем, что гашение пульсаций осуществляют демпфирующими полостями разного объема, которые взаимодействуют с потоком посредством различного количества перфорационных отверстий, при этом полости располагают в чередующемся порядке.
