Сибирский федеральный университет

Перевод названия: CAVITATION BEHIND A CYLINDER LOCATED IN A MICROCHANNEL: SIMULATION AND EXPERIMENT

Тип публикации: доклад, тезисы доклада, статья из сборника материалов конференций

Конференция: XXXVIII Сибирский теплофизический семинар, посвященный 65-летию Института теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН; Новосибирск; Новосибирск

Год издания: 2022

Идентификатор DOI: 10.53954/9785604859551_195

Ключевые слова: cavitation, numerical simulation, microchannels, experiment, кавитация, численное моделирование, микроканалы, эксперимент

Аннотация: Проведено численное моделирование и экспериментальное исследование гидродинамической кавитации на микроцилиндре, расположенном в микроканале. Для моделирования кавитационных процессов использовалась модель кавитации Цварта-Гербера-Беламри (Zwart-Gerber-Belamri). Для моделирования турбулентности использовалась LES-модель. Экспериментальные исследования проводились методом визуализации с частотой съемки 960 Гц. Давление жидкости на входе в канал варьировалось в диапазоне от 2 бар до 30 бар. В результате расчётов были получены зависимости от числа кавитации давления и скорости в пяти точках, а также средние значения этих величин. Установлено, что устойчивая развитая кавитация существует для давлений на входе выше 18 бар, а для давлений на входе меньше 8 бар кавитация не наблюдается вообще, что подтверждается экспериментальными исследованиями. Получено достаточно хорошее согласование расчётных и экспериментальных данных. Обнаружено, что при появлении кавитационного процесса возникает перестройка как самого течения вокруг цилиндра, так и процесса вихреобразования. Получены значения кавитационной пульсационной частоты (от 480 до 2200 Гц) и гидродинамической пульсационной частоты (от 26 до 96 кГц). Показано, что наличие кавитации смещает частоту гидродинамических пульсаций в область больших значений. Получена зависимость удельного гидродинамического сопротивления от давления на входе, которая хорошо аппроксимируется корреляцией вида: z_r= (2Dp)^0,5. Numerical modeling and experimental investigation of hydrodynamic cavitation on a microcylinder located in a microchannel were carried out. The Zwart-Gerber-Belamri cavitation model was employed to simulate cavitation processes, and turbulence was simulated using the LES model. Experimental studies were performed by visualization with a shooting frequency of 960 Hz. Fluid pressure at the channel inlet ranged from 2 to 30 bar. Cavity number dependences of pressure and velocity, as well as their average values, were obtained at five points. Stable developed cavitation was found to exist for inlet pressures above 18 bar; no cavitation at all was observed for inlet pressures below 8 bar as confirmed by experimental studies. A fairly good agreement was revealed between the calculated and experimental data. The cavitation pulsation frequency (480-2200 Hz) and hydrodynamic pulsation frequency values (26-96 kHz) were obtained. The presence of cavitation was shown to shift the frequency of hydrodynamic pulsations towards larger values. Dependence of the relative drag coefficient on the inlet pressure, well approximated by a correlation z_r = (2Dp)^0,5., was obtained.

Журнал: XXXVIII Сибирский теплофизический семинар, посвященный 65-летию Института теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН

Номера страниц: 195-200

Место издания: Новосибирск

• Лобасов А.С. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
• Скрипкин С.Г. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
• Цой М.А. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
• Кравцова А.Ю. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)
• Кашкарова М.В. (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)