Рис. 3.
Зависимость отношения
пульсационных скоростей фаз от
относительного диаметра частиц
для различных значений плотности
материала частиц и температуры
газовой фазы:
1, 2
—
ρ
f
= 10
3
кг/м
3
;
3, 4
—
ρ
f
= 2
,
7
×
×
10
3
кг/м
3
;
5, 6
—
ρ
f
= 7
,
8
·
10
3
кг/м
3
;
1, 3, 5
—
Т
= 288
K;
2, 4, 6
—
Т
= 576
K
торого можно принять отношение диаметра частиц
D
f
к радиусу гра-
ницы
r
гр
рассматриваемого сечения струи
D
∗
f
=
D
f
/r
гр
.
Для определения
D
∗
f
кр
проведены расчеты, позволившие выявить
зависимость
u
f
/u
от размера и плотности материала частиц. Эти рас-
четы проводились с использованием модели турбулентности, описан-
ной ранее. В данном случае преимуществом этой модели турбулент-
ности перед
k
–
ε
-моделями является то, что она позволяет получить
необходимые зависимости по местным усредненным значениям пара-
метров фаз, не проводя расчет всей струи. Результаты расчетов при-
ведены на рис. 3. На этом рисунке представлены зависимости
u
f
/u
от относительного диаметра частиц
D
∗
f
для трех значений плотности
частиц
ρ
f
: 1000, 2700 и 7800 кг/м
3
и двух значений температуры газа:
288 K и 576 K при объемной концентрации частиц
α
f
= 10
−
4
. Кривые
1
и
2
соответствуют
ρ
f
= 1000
кг/м
3
,
3
и
4
—
ρ
f
= 2700
кг/м
3
,
5
и
6
—
ρ
f
= 7800
кг/м
3
. Результаты расчетов, выполненные для температу-
ры газа 288 K, изображены кривыми
1, 3
и
5
, а для температуры газа
576 K — кривыми
2, 4
и
6
. Из рис. 3 следует, что при уменьшении от-
носительного диаметра частиц во всех вариантах расчетов отношение
u
f
/u
возрастает и при достижении некоторых значений
D
∗
f
становит-
ся равным единице. Эти значения относительного диаметра частиц
можно принять за
D
∗
f
кр
. При
D
∗
f
=
D
∗
f
кр
размер частиц перестает
влиять на характеристики турбулентности двухфазной струи. Расче-
ты, выполненные для объемной концентрации частиц
α
f
= 1
,
2
·
10
−
3
,
свидетельствуют о том, что
D
∗
f
кр
не зависит от концентрации частиц.
Согласно рис. 3,
D
∗
f
кр
является функцией плотности частиц и тем-
пературы газа. Зависимость
D
∗
f
кр
от плотности материала частиц для
температур газа 288 K и 576 K изображена на рис. 4. Результаты рас-
четов (см. рис. 4) подтверждают сделанное ранее замечание о том,
что относительный диаметр частиц можно использовать как критерий
подобия только для изотермических течений.
Неизотермическая двухфазная струя.
В общем случае на взаи-
модействие частиц с газом наряду с диаметром и плотностью частиц
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 1 51
