Аннотация:
На основе подготовленной модели противоточной вихревой трубы с четырьмя входными патрубками исследуется влияние длины канала вихревой трубы на выработку холодного и горячего воздуха. При моделировании использовались стандартные уравнения газовой динамики, включающие в себя уравнения неразрывности, сохранения моментов импульсов, полной энергии, состояния идеального газа. Для учета турбулентных эффектов выбрана $k-\varepsilon$ модель турбулентности. Вычислительные эксперименты проводились в пакете OpenFOAM с использованием решателя sonicFoam. Подготовленная сетка позволила провести моделирование вихревых труб с длиной основного канала, варьирующейся от 20 до 70 см. Все расчеты проводились при одинаковых граничных условиях с постоянным давлением на входах и атмосферным давлением на горячем и холодном выходах. Построенная модель адекватно воспроизводит двухвихревую структуру потоков воздуха в вихревой трубе. Для получения и обработки результатов использовались утилиты OpenFOAM и скрипт, реализующий алгоритм осреднения значений на выходах трубы, написанный на языке Python. Получены результаты по температурам и массовым расходам воздуха в холодных и горячих выходах вихревой трубы в зависимости от длины устройства. По результатам анализа полученных данных, было показано, что увеличение длины канала вихревой трубы значительно увеличивает выработку холодного воздуха при некотором росте его температуры. Было также отмечено увеличение температуры получаемого горячего воздуха при увеличении длины вихревой трубы.
Список литературы