316ቲ አይዝጌ ብረት የተጠቀለለ ቱቦ PIV እና CFD በዝቅተኛ የማሽከርከር ፍጥነት የመቅዘፊያ ፍሰት ሃይድሮዳይናሚክስ ጥናት

Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን።የተወሰነ የሲኤስኤስ ድጋፍ ያለው የአሳሽ ስሪት እየተጠቀሙ ነው።ለበለጠ ልምድ፣ የዘመነ አሳሽ እንድትጠቀም እንመክርሃለን (ወይም የተኳኋኝነት ሁነታን በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር አሰናክል)።በተጨማሪም, ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ, ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናሳያለን.
አይነት 316Ti(UNS 31635) ቲታኒየም የተረጋጋ ኦስቲኒቲክ ክሮምየም-ኒኬል አይዝጌ ብረት ሞሊብዲነም ያለው።ይህ ተጨማሪ የዝገት መቋቋምን ይጨምራል, የፒቲንግ ክሎራይድ ion መፍትሄዎችን የመቋቋም ችሎታ ያሻሽላል እና ከፍ ባለ የሙቀት መጠን ተጨማሪ ጥንካሬ ይሰጣል.316Ti በታይታኒየም መጨመሩ ምክንያት ከፍ ባለ የሙቀት መጠን መጨመር ካልሆነ በስተቀር ንብረቶቹ ከ 316 ዓይነት ጋር ተመሳሳይ ናቸው።የዝገት መቋቋም ተሻሽሏል፣ በተለይም በሰልፈሪክ፣ ሃይድሮክሎሪክ፣ አሴቲክ፣ ፎርሚክ እና ታርታር አሲድ፣ አሲድ ሰልፌት እና አልካላይን ክሎራይድ ላይ።

ኬሚካላዊ ቅንብር;

ንብረቶች: ተሰርዟል፦
የመጨረሻው የመሸከም አቅም፡ 75 KSI ደቂቃ (515 MPa ደቂቃ)
የምርት ጥንካሬ፡ (0.2% ቅናሽ) 30 KSI ደቂቃ (205 MPa ደቂቃ)
ማራዘም፡ 40% ደቂቃ
ጠንካራነት: ቢበዛ 95 Rb

በእያንዳንዱ ስላይድ ሶስት መጣጥፎችን የሚያሳዩ ተንሸራታቾች።በተንሸራታቾች ውስጥ ለመንቀሳቀስ የኋላ እና ቀጣይ ቁልፎችን ይጠቀሙ ፣ ወይም በእያንዳንዱ ስላይድ ውስጥ ለመንቀሳቀስ በመጨረሻው ላይ ያሉትን የስላይድ መቆጣጠሪያ ቁልፎችን ይጠቀሙ።
በዚህ ጥናት ውስጥ፣ የፍሎኩሌሽን ሃይድሮዳይናሚክስ በሙከራ እና በቁጥር ጥናት የተዘበራረቀ ፍሰት ፍጥነት መስክ በቤተ ሙከራ ሚዛን መቅዘፊያ ውስጥ ይገመገማል።የቅንጣት ማሰባሰብን ወይም የፍሎክ መሰባበርን የሚያበረታታ የተዘበራረቀ ፍሰት ውስብስብ ነው እና በዚህ ጽሁፍ ውስጥ ሁለት የተዘበራረቁ ሞዴሎችን ማለትም SST k-ω እና IDDESን ተጠቅሞ ተነጻጽሯል።ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት IDDES በ SST k-ω ላይ በጣም ትንሽ ማሻሻያ ይሰጣል፣ ይህም በ paddle flocculator ውስጥ ያለውን ፍሰት በትክክል ለማስመሰል በቂ ነው።ብቃት ያለው ነጥብ የ PIV እና CFD ውጤቶች ውህደትን ለመመርመር እና ጥቅም ላይ የዋለውን የ CFD ብጥብጥ ሞዴል ውጤቶችን ለማነፃፀር ይጠቅማል።ጥናቱ የሚያተኩረው የስላይድ ፋክተር ኪን በመለካት ላይ ሲሆን ይህም 0.18 በዝቅተኛ ፍጥነት 3 እና 4 ደቂቃ ከመደበኛው 0.25 እሴት ጋር ሲነፃፀር ነው።k ከ 0.25 ወደ 0.18 መቀነስ ወደ ፈሳሹ የሚሰጠውን ኃይል በ27-30% ገደማ ይጨምራል እና የፍጥነት ቅልመት (ጂ) በ14% ገደማ ይጨምራል።ይህ ማለት ከተጠበቀው በላይ ብዙ ቅስቀሳዎች ቀርበዋል, ስለዚህ አነስተኛ ኃይል ይበላል እና ስለዚህ በመጠጥ ውሃ ማጣሪያው ውስጥ ያለው የኃይል ፍጆታ ዝቅተኛ ሊሆን ይችላል.
በውሃ ማጣሪያ ውስጥ, የ coagulants መጨመር ትናንሽ የኮሎይድ ቅንጣቶችን እና ቆሻሻዎችን ያበላሻሉ, ከዚያም በመዋሃድ በፍሎክሳይድ ደረጃ ላይ ፍሎክሳይድ ይፈጥራሉ.ቅንጣቢዎች በደንብ የታሰሩ የጅምላ ፍራክታል ስብስቦች ናቸው፣ እነሱም በማስተካከል ይወገዳሉ።የንጥሎች ባህሪያት እና ፈሳሽ ድብልቅ ሁኔታዎች የፍሎክሳይድ እና የሕክምና ሂደቱን ውጤታማነት ይወስናሉ.ብዙ ውሃ ለማነሳሳት በአንፃራዊነት ለአጭር ጊዜ የዘገየ ቅስቀሳ እና ብዙ ሃይል ይጠይቃል።
flocculation ወቅት, መላው ሥርዓት hydrodynamics እና coagulant-ቅንጣት መስተጋብር ኬሚስትሪ አንድ የማይንቀሳቀስ ቅንጣት መጠን ስርጭት ማሳካት ነው ላይ ፍጥነት ይወስናል2.ቅንጣቶች ሲጋጩ እርስ በርስ ይጣበቃሉ3.ኦዬግቢሌ፣ Ay4 እንደዘገበው ግጭቶች በብሬኒያ ስርጭት፣ በፈሳሽ ሸለተ እና በልዩነት በሚሰፍሩበት የፍሎኩሌሽን ማጓጓዣ ዘዴዎች ላይ የተመሰረቱ ናቸው።ፍላይዎቹ ሲጋጩ ያድጋሉ እና የተወሰነ የመጠን ገደብ ይደርሳሉ, ይህም ወደ መሰባበር ሊያመራ ይችላል, ምክንያቱም ፍንጣዎቹ የሃይድሮዳይናሚክ ሃይሎችን ኃይል መቋቋም አይችሉም5.ከእነዚህ የተበላሹ ጥቂቶች ወደ ትናንሽ ወይም ተመሳሳይ መጠን6 ይዋሃዳሉ።ነገር ግን, ጠንካራ ፍንጣሪዎች ይህንን ኃይል መቋቋም እና መጠናቸውን መጠበቅ እና እንዲያውም ማደግ ይችላሉ7.Yukselen እና Gregory8 ከ flakes ጥፋት እና እንደገና የመፍጠር ችሎታ ጋር በተያያዙ ጥናቶች ላይ ሪፖርት አድርገዋል, ይህም የማይቀለበስ ውስንነት ነው.ብሪጅማን፣ ጀፈርሰን9 በአማካይ ፍሰት እና ግርግር በአካባቢያዊ የፍጥነት ቅልጥፍናዎች በፍሎክ ምስረታ እና መበታተን ላይ ያለውን የአካባቢ ተጽዕኖ ለመገመት CFDን ተጠቅሟል።በ rotor blades በተገጠመላቸው ታንኮች ውስጥ, በ coagulation ደረጃ ውስጥ በበቂ ሁኔታ መረጋጋት በሚፈጠርበት ጊዜ ስብስቦች ከሌሎች ቅንጣቶች ጋር የሚጋጩበትን ፍጥነት መለዋወጥ ያስፈልጋል.CFD በመጠቀም እና ዝቅተኛ የማሽከርከር ፍጥነቶች በ15 ደቂቃ አካባቢ፣ Vadasarukkai እና Gagnon11 ለኮንካል መቅዘፊያ ፍሰት የጂ እሴትን ማሳካት ችለዋል፣ በዚህም ለቅስቀሳ የኃይል ፍጆታን ይቀንሳል።ነገር ግን፣ ከፍ ባለ የጂ እሴቶች ላይ ያለው ክዋኔ ወደ ፍሰት ሊመራ ይችላል።የፍጥነት ማደባለቅ የአብራሪ መቅዘፊያ ፍሎኩሌተር አማካኝ ፍጥነት ቅልመትን በመወሰን ላይ ያለውን ተጽእኖ መርምረዋል።ከ 5 ደቂቃ በላይ በሆነ ፍጥነት ይሽከረከራሉ.
Korpijärvi, Ahlstedt12 በታንከር የሙከራ አግዳሚ ወንበር ላይ ያለውን ፍሰት መስክ ለማጥናት አራት የተለያዩ የተዘበራረቁ ሞዴሎችን ተጠቅሟል።የፍሰት መስኩን በሌዘር ዶፕለር አናሞሜትር እና ፒአይቪ ለካው እና የተሰላውን ውጤት ከተለካው ውጤት ጋር አነጻጽረውታል።ዴ ኦሊቬራ እና ዶናደል13 CFDን በመጠቀም ከሃይድሮዳይናሚክ ባህሪያት የፍጥነት ቅልመትን ለመገመት አማራጭ ዘዴን አቅርበዋል።የታቀደው ዘዴ በሄሊካል ጂኦሜትሪ ላይ ተመስርተው በስድስት የፍሎክሳይድ ክፍሎች ላይ ተፈትኗል.የማቆያ ጊዜን በፍሎክኩላንት ላይ ያለውን ተጽእኖ ገምግሟል እና ምክንያታዊ የሕዋስ ዲዛይን ዝቅተኛ የማቆያ ጊዜዎችን ለመደገፍ እንደ መሣሪያ የሚያገለግል የፍሎክሳይክል ሞዴል ሀሳብ አቅርቧል14.Zhan, You15 የፍሰት ባህሪያትን እና የፍሎክ ባህሪን በፍፁም ልኬት ፍሰት ለማስመሰል የተቀናጀ የ CFD እና የህዝብ ሚዛን ሞዴል ሀሳብ አቅርቧል።ላኖ-ሰርና, ኮራል-ፖርቲሎ16 የ Cox-type hydroflocculator ፍሰት ባህሪያትን በቫይተርቦ, ኮሎምቢያ ውስጥ በውሃ ማከሚያ ጣቢያ ውስጥ መርምሯል.ምንም እንኳን CFD የራሱ ጥቅሞች ቢኖረውም, በስሌቶች ውስጥ እንደ የቁጥር ስህተቶች ያሉ ገደቦችም አሉ.ስለሆነም ማንኛውም የተገኙ የቁጥር ውጤቶች ወሳኝ መደምደሚያዎችን ለማድረግ በጥንቃቄ መመርመር እና መተንተን አለባቸው17.በአግድም ባፍል ፍሎኩላተሮች ንድፍ ላይ በሥነ ጽሑፍ ውስጥ ጥቂት ጥናቶች አሉ ፣ ለሃይድሮዳይናሚክ ፍሎኩላተሮች ዲዛይን ምክሮች ግን የተገደቡ ናቸው18።Chen, Liao19 የተበታተነ ብርሃንን ከግል ቅንጣቶች የፖላራይዜሽን ሁኔታን ለመለካት በፖላራይዝድ ብርሃን መበታተን ላይ የተመሰረተ የሙከራ ቅንብርን ተጠቅሟል።ፌንግ፣ ዣንግ20 የኤዲ ሞገድ ስርጭትን እና ሽክርክሪት በተቀነባበረ የሰሌዳ ፍሎኩሌተር እና በኢንተር-ኮርሩጌድ ፍሎኩሌተር ፍሰት መስክ ላይ ለማስመሰል Ansys-Fluentን ተጠቅሟል።Ansys-Fluentን በመጠቀም የተዘበራረቀ የፈሳሽ ፍሰትን በፍሎኩሌተር ውስጥ ካስመሰለ በኋላ፣ Gavi21 ፍሎኩሌተሩን ለመንደፍ ውጤቶቹን ተጠቅሟል።Vaneli እና Teixeira22 ጠመዝማዛ ቱቦ flocculators ያለውን ፈሳሽ ተለዋዋጭ እና flocculator ሂደት ​​መካከል ያለው ግንኙነት አሁንም በደካማ ምክንያታዊ ንድፍ ለመደገፍ መረዳት መሆኑን ሪፖርት.ዴ ኦሊቬራ እና ኮስታ ቴክሴይራ23 ቅልጥፍናን አጥንተው የጠመዝማዛ ቱቦ ፍሎኩሌተርን ሃይድሮዳይናሚክ ባህሪያት በፊዚክስ ሙከራዎች እና በ CFD ማስመሰያዎች አሳይተዋል።ብዙ ተመራማሪዎች የተጠመጠመ ቱቦ ሪአክተሮችን ወይም የተጠቀለለ ቱቦ ፍሎኩላተሮችን አጥንተዋል።ነገር ግን፣ እነዚህ ሬአክተሮች ለተለያዩ ዲዛይኖች እና የአሠራር ሁኔታዎች የሚሰጡትን ምላሽ በተመለከተ ዝርዝር የሃይድሮዳይናሚክ መረጃ አሁንም የለም (ሳርቶሪ፣ ኦሊቬራ24፣ ኦሊቬራ፣ ቴይክሲራ25)።Oliveira እና Teixeira26 ከቲዎሬቲካል፣ ከሙከራ እና ከ CFD ማስመሰሎች የ spiral flocculator ኦሪጅናል ውጤቶችን አቅርበዋል።Oliveira እና Teixeira27 ጠመዝማዛ ጠመዝማዛ እንደ ኮagulation-flocculation ሬአክተር ከመደበኛው decanter ሥርዓት ጋር በማጣመር ለመጠቀም ሐሳብ አቅርበዋል.ለትርቢዲቲ ማስወገጃ ቅልጥፍና የተገኘው ውጤት በብዛት ጥቅም ላይ በሚውሉ ሞዴሎች ከሚገኘው ፍሎክሳይድ ጋር ሲነጻጸር በእጅጉ የተለየ መሆኑን በመግለጽ እንደነዚህ ዓይነት ሞዴሎችን ሲጠቀሙ ጥንቃቄ እንደሚደረግ ይጠቁማሉ።ሞሩዚ እና ዴ ኦሊቬራ [28] በተለያዩ የስራ ሁኔታዎች ስር ያሉ ቀጣይነት ያለው የፍሎክሌሽን ክፍሎች ስርዓት ባህሪን ቀርፀዋል፣ ይህም ጥቅም ላይ የዋሉ ክፍሎች ብዛት እና ቋሚ ወይም ሚዛኑን የጠበቀ የሴል ፍጥነት ቅልመትን ጨምሮ።Romphophak፣ Le Men29 PIV የፈጣን ፍጥነቶች በኳሲ-ሁለት-ልኬት ጄት ማጽጃዎች።በፍሎኩሌሽን ዞን ውስጥ ጠንካራ የጄት-ተነሳሽነት ዝውውርን አግኝተዋል እና በአካባቢው እና በቅጽበት የመቁረጥ መጠኖች ገምተዋል.
ሻህ፣ ጆሺ 30 ሲኤፍዲ ዲዛይኖችን ለማሻሻል እና ምናባዊ ፍሰት ባህሪያትን ለማግኘት አስደሳች አማራጭ እንደሚያቀርብ ዘግቧል።ይህ ሰፊ የሙከራ ቅንጅቶችን ለማስወገድ ይረዳል.CFD የውሃ እና የፍሳሽ ማጣሪያ ተክሎችን (ሜሎ፣ ፍሬሬሬ31፣ አላልም፣ ናስር32፣ ብሪጅማን፣ ጀፈርሰን9፣ ሳማራስ፣ ዞቡቡሊስ33፣ ዋንግ፣ Wu34፣ ዣንግ፣ ቴጃዳ-ማርቲኔዝ35) ለመተንተን ጥቅም ላይ እየዋለ ነው።በርካታ መርማሪዎች በመሳሪያዎች ላይ ሙከራዎችን አድርገዋል (Bridgeman, Jefferson36; Bridgeman, Jefferson5; Jarvis, Jefferson6; Wang, Wu34) እና የተቦረቦረ የዲስክ ፍሎኩላተሮች31.ሌሎች hydroflocculators (Bridgeman, Jefferson5; Vadasarukkai, Gagnon37) ለመገምገም CFD ተጠቅመዋል.Ghawi21 እንደዘገበው ሜካኒካል ፍሎኩላተሮች ብዙ ጊዜ ስለሚበላሹ እና ብዙ ኤሌክትሪክ ስለሚያስፈልጋቸው መደበኛ ጥገና ያስፈልጋቸዋል።
የፓድል ፍሎክሌተር አፈፃፀም በከፍተኛ ደረጃ በውኃ ማጠራቀሚያው ሃይድሮዳይናሚክስ ላይ የተመሰረተ ነው.በእንደዚህ ዓይነት ፍሎኩላተሮች ውስጥ ስለ ፍሰት ፍጥነት መስኮች የቁጥር ግንዛቤ አለመኖሩ በሥነ-ጽሑፍ (ሃው ፣ ሃንድ38 ፣ ሄንድሪክስ39) ላይ በግልፅ ተጠቅሷል።የውሃው መጠን በሙሉ በፍሎኩለር ኢምፕለር እንቅስቃሴ ላይ የተመሰረተ ነው, ስለዚህ መንሸራተት ይጠበቃል.በተለምዶ የፈሳሽ ፍጥነቱ በተንሸራታች ፋክተር k ከቢላ ፍጥነት ያነሰ ሲሆን ይህም የውሃው አካል ፍጥነት ከፓድል ጎማ ፍጥነት ጋር ይገለጻል።Bhole40 እንደዘገበው ፍሎኩለተር ሲነድፉ ግምት ውስጥ መግባት ያለባቸው ሶስት ያልታወቁ ነገሮች እነሱም የፍጥነት ቅልመት፣ የድራግ ኮፊሸንት እና የውሃው አንፃራዊ ፍጥነት ከላጩ ጋር ነው።
ካምፕ 41 እንደዘገበው ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ማሽኖችን በሚያስቡበት ጊዜ ፍጥነቱ ከ rotor ፍጥነት 24% እና ዝቅተኛ ፍጥነት ላላቸው ማሽኖች 32% ያህል ነው.ሴፕታ በማይኖርበት ጊዜ Droste እና Ger42 የ ak እሴትን 0.25 ተጠቅመዋል, በሴፕታ ውስጥ ደግሞ k ከ 0 እስከ 0.15.ሃው፣ ሃንድ38 k ከ0.2 እስከ 0.3 ባለው ክልል ውስጥ እንዳለ ይጠቁማል።Hendrix39 ተንሸራታች ፋክተሩን በተጨባጭ ፎርሙላ በመጠቀም ወደ ተዘዋዋሪ ፍጥነት በማዛመድ የማንሸራተቻው ሁኔታ በካምፓ41 በተቋቋመው ክልል ውስጥም እንዳለ ደምድሟል።Bratby43 k ስለ 0.2 impeller ፍጥነት ከ 1.8 ወደ 5.4 በደቂቃ እና ይጨምራል 0.35 ወደ impeller ፍጥነት ከ 0.9 ወደ 3 በደቂቃ.ሌሎች ተመራማሪዎች ከ 1.0 እስከ 1.8 እና ከ 0.25 እስከ 0.40 (Feir and Geyer44; Hyde and Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren47; እና Bratby and Marais48) የተለያዩ የድራግ ኮፊሸንት (ሲዲ) እሴቶችን እና ተንሸራታች ኮፊሸን ኪ እሴቶችን ከ 0.25 እስከ 0.40 ሪፖርት አድርገዋል። ).ከካምፕ 41 ስራ ጀምሮ ኪን በመግለጽ እና በመለካት ላይ ጽሑፎቹ ጉልህ እድገት አያሳዩም።
የፍጥነት ቅልጥፍና (G) ብጥብጥ/ ፍልሰትን ለመለካት ጥቅም ላይ የሚውልበት የፍሎክሳይድ ሂደቱ ግጭቶችን ለማመቻቸት በግርግር ላይ የተመሰረተ ነው።ቅልቅል ኬሚካሎችን በውሃ ውስጥ በፍጥነት እና በእኩል የመበተን ሂደት ነው.የማደባለቅ ደረጃ የሚለካው በፍጥነት ቅልመት ነው፡-
የት G = የፍጥነት ቅልመት (ሰከንድ-1), P = የኃይል ግብዓት (W), V = የውሃ መጠን (m3), μ = ተለዋዋጭ viscosity (Pa s).
የጂ እሴቱ ከፍ ባለ መጠን ይበልጥ የተደባለቀ ይሆናል።ወጥ የሆነ የደም መርጋትን ለማረጋገጥ በደንብ መቀላቀል አስፈላጊ ነው።ጽሑፎቹ በጣም አስፈላጊዎቹ የንድፍ መመዘኛዎች ድብልቅ ጊዜ (t) እና የፍጥነት ፍጥነት (ጂ) መሆናቸውን ያመለክታል.የፍጥነት ቅልጥፍና (G) ብጥብጥ/ ፍልሰትን ለመለካት ጥቅም ላይ የሚውልበት የፍሎክሳይድ ሂደቱ ግጭቶችን ለማመቻቸት በግርግር ላይ የተመሰረተ ነው።ለጂ የተለመዱ የንድፍ ዋጋዎች ከ20 እስከ 70 ሰ – 1፣ t ከ15 እስከ 30 ደቂቃዎች፣ እና Gt (ልኬት የሌለው) ከ104 እስከ 105 ነው። ፈጣን ድብልቅ ታንኮች ከ 700 እስከ 1000 ባለው የጂ እሴቶች ይሰራሉ፣ በጊዜ ቆይታ ወደ 2 ደቂቃዎች.
P በእያንዳንዱ የፍሎኩሌተር ምላጭ ወደ ፈሳሹ የሚሰጠው ኃይል ነው ፣ N የመዞሪያው ፍጥነት ፣ ለ ቢላዋ ርዝመት ፣ ρ የውሃ ጥግግት ነው ፣ r ራዲየስ እና k ተንሸራታች ኮፊሸን ነው።ይህ እኩልታ በእያንዳንዱ ምላጭ ላይ በተናጠል የሚተገበር ሲሆን ውጤቶቹም የፍሎኩሌተሩን አጠቃላይ የኃይል ግብአት ለመስጠት ይጠቃለላሉ።የዚህን እኩልነት በጥንቃቄ ማጥናት በፕላዝ ፍሎክሌተር ዲዛይን ሂደት ውስጥ የመንሸራተቻውን አስፈላጊነት ያሳያል.ጽሑፎቹ የ k ትክክለኛ ዋጋ አይገልጹም፣ ይልቁንም ቀደም ሲል እንደተገለፀው ክልልን ይመክራል።ሆኖም በኃይል P እና በተንሸራታች ኮፊሸን k መካከል ያለው ግንኙነት ኪዩቢክ ነው።ስለዚህ ሁሉም መመዘኛዎች ተመሳሳይ ከሆኑ ለምሳሌ k ከ 0.25 ወደ 0.3 መቀየር በአንድ ምላጭ ወደ ፈሳሽ የሚተላለፈው ኃይል በ 20% ገደማ ይቀንሳል, እና k ከ 0.25 ወደ 0.18 መቀነስ እሷን ይጨምራል.በአንድ ቫን ከ 27-30% ገደማ ለፈሳሹ የሚሰጠውን ኃይል.በስተመጨረሻ፣ k በቀጣይ ፓድል ፍሎኩለር ዲዛይን ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ በቴክኒካል መጠናት መመርመር አለበት።
የመንሸራተቻ ትክክለኛ ተጨባጭ መጠን የፍሰት እይታ እና ማስመሰልን ይጠይቃል።ስለዚህ, የተለያዩ የጭረት አቀማመጦችን ተፅእኖ ለመገምገም ከጉድጓዱ ውስጥ በተለያየ ራዲያል ርቀቶች እና ከውኃው ወለል በተለያየ ጥልቀት ውስጥ በተወሰነ የመዞሪያ ፍጥነት ውስጥ የቢላውን ታንጀንት ፍጥነት በውሃ ውስጥ መግለፅ አስፈላጊ ነው.
በዚህ ጥናት ውስጥ፣ የፍሎኩሌሽን ሃይድሮዳይናሚክስ በሙከራ እና በቁጥር ጥናት የተዘበራረቀ ፍሰት ፍጥነት መስክ በቤተ ሙከራ ሚዛን መቅዘፊያ ውስጥ ይገመገማል።የ PIV መለኪያዎች በፍሎኩሌተር ላይ ይመዘገባሉ, በጊዜ አማካኝ የፍጥነት ቅርጾችን በመፍጠር በቅጠሎቹ ዙሪያ ያለውን የውሃ ቅንጣቶች ፍጥነት ያሳያሉ.በተጨማሪም፣ ANSYS-Fluent CFD በፍሎኩሌተር ውስጥ ያለውን የሚሽከረከር ፍሰት ለማስመሰል እና በጊዜ አማካኝ የፍጥነት መስመሮችን ለመፍጠር ጥቅም ላይ ውሏል።የተገኘው የ CFD ሞዴል በ PIV እና CFD ውጤቶች መካከል ያለውን ግንኙነት በመገምገም ተረጋግጧል.የዚህ ሥራ ትኩረት የተንሸራተተውን መጠን በመለካት ላይ ነው k, ይህም የመጠን መለኪያ የሌለው የፓድል ፍሎኩሌተር ንድፍ መለኪያ ነው.እዚህ የቀረበው ስራ በ 3 rpm እና 4 rpm ዝቅተኛ ፍጥነቶች ላይ የመንሸራተቻውን መጠን ለመለካት አዲስ መሰረት ይሰጣል.የውጤቶቹ አንድምታ በቀጥታ የፍሎክሳይድ ታንክን ሃይድሮዳይናሚክስ የበለጠ ለመረዳት አስተዋፅኦ ያደርጋል.
የላቦራቶሪ ፍሎኩሌተር በጠቅላላው 147 ሴ.ሜ ቁመት ፣ 39 ሴ.ሜ ቁመት ፣ አጠቃላይ ስፋት 118 ሴ.ሜ እና አጠቃላይ 138 ሴ.ሜ ርዝመት ያለው ክፍት-ከላይ አራት ማዕዘን ቅርፅ ያለው ሳጥን (ምስል 1) ያካትታል ።በካምፕ49 የተገነቡት ዋና የንድፍ መመዘኛዎች የላብራቶሪ መለኪያ ቀዘፋ ፍሎኩሌተርን ለመንደፍ እና የመጠን ትንተና መርሆዎችን ተግባራዊ ለማድረግ ያገለግሉ ነበር።የሙከራ ተቋሙ የተገነባው በሊባኖስ አሜሪካ ዩኒቨርሲቲ (ባይብሎስ፣ ሊባኖስ) የአካባቢ ምህንድስና ላብራቶሪ ነው።
አግዳሚው ዘንግ ከታች በ 60 ሴ.ሜ ከፍታ ላይ የሚገኝ ሲሆን ሁለት የፓድል ጎማዎችን ያስተናግዳል.እያንዳንዱ መቅዘፊያ መንኮራኩር በእያንዳንዱ መቅዘፊያ ላይ 3 መቅዘፊያ ያለው 4 በድምሩ 12 መቅዘፊያዎች.መንቀጥቀጥ በዝቅተኛ ፍጥነት ከ2 እስከ 6 ሩብ ደቂቃ ረጋ ያለ መነቃቃትን ይፈልጋል።በፍሎኩላተሮች ውስጥ በጣም የተለመዱት የማደባለቅ ፍጥነቶች 3 rpm እና 4 rpm ናቸው.የላብራቶሪ ልኬት ፍሎኩሌተር ፍሰቱ በመጠጥ ውሃ ማከሚያ ጣቢያ ውስጥ ባለው የውሃ ማጠራቀሚያ ክፍል ውስጥ ያለውን ፍሰት ለመወከል የተነደፈ ነው።ኃይል በባህላዊው ቀመር 42 በመጠቀም ይሰላል.ለሁለቱም የማዞሪያ ፍጥነቶች የፍጥነት ቅልመት \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) ከ10 \({\text{sec}}^{-{1}}\) ይበልጣል። , የሬይኖልድስ ቁጥር የተዘበራረቀ ፍሰትን ያመለክታል (ሠንጠረዥ 1).
PIV በጣም ብዙ በሆኑ ነጥቦች 50 ላይ የፈሳሽ ፍጥነት ቬክተሮችን ትክክለኛ እና መጠናዊ መለኪያዎችን በአንድ ጊዜ ለማሳካት ያገለግላል።የሙከራ ውቅር የላብራቶሪ-ልኬት መቅዘፊያ ፍሎኩሌተር፣ የላቪዥን ፒአይቪ ሲስተም (2017) እና የአርዱዪኖ ውጫዊ ሌዘር ዳሳሽ ቀስቅሴን ያካትታል።በጊዜ አማካኝ የፍጥነት መገለጫዎችን ለመፍጠር የPIV ምስሎች በተመሳሳይ ቦታ ላይ በቅደም ተከተል ተመዝግበዋል።የ PIV ስርዓቱ የተስተካከለው የዒላማው ቦታ በእያንዳንዱ የአንድ የተወሰነ መቅዘፊያ ክንድ የሶስቱ ቢላዎች ርዝመት መሃል ላይ እንዲሆን ነው።ውጫዊ ቀስቅሴው በፍሎኩለር ስፋት በአንደኛው በኩል የሚገኝ ሌዘር እና በሌላኛው በኩል ዳሳሽ መቀበያ አለው።የፍሎኩሌተር ክንድ የሌዘር መንገድን በዘጋ ቁጥር የፒአይቪ ሌዘር እና ካሜራ ከፕሮግራም ሊሰራ የሚችል የጊዜ አሃድ ጋር በማመሳሰል ምስልን ለመቅረጽ ወደ PIV ሲስተም ምልክት ይላካል።በለስ ላይ.2 የ PIV ስርዓት መጫኑን እና የምስሉን የማግኘት ሂደት ያሳያል.
የ PIV ቀረጻ የተጀመረው ፍሰቱን መደበኛ ለማድረግ እና ተመሳሳዩን የማጣቀሻ መስኩን ግምት ውስጥ በማስገባት ፍሎኩለር ለ 5-10 ደቂቃዎች ከተሰራ በኋላ ነው.መለካት የሚከናወነው በፍሎኩሌተር ውስጥ የተጠመቀ እና በፍላጎት ምላጭ ርዝመት መሃል ላይ በማስቀመጥ የካሊብሬሽን ሳህን በመጠቀም ነው።በቀጥታ ከካሊብሬሽን ሰሌዳው በላይ የሆነ ጠፍጣፋ የብርሃን ንጣፍ ለመፍጠር የ PIV ሌዘርን አቀማመጥ ያስተካክሉ።ለእያንዳንዱ ቢላዋ የማዞሪያ ፍጥነት የሚለካውን እሴቶች ይመዝግቡ እና ለሙከራው የተመረጡት የማዞሪያ ፍጥነቶች 3 rpm እና 4 rpm ናቸው።
ለሁሉም የPIV ቅጂዎች፣ በሁለት የሌዘር ጥራዞች መካከል ያለው የጊዜ ክፍተት ከ6900 እስከ 7700 µs ባለው ክልል ውስጥ ተቀምጧል፣ ይህም ቢያንስ የ5 ፒክስል ቅንጣቢ መፈናቀልን ፈቅዷል።ትክክለኛ የጊዜ አማካኝ መለኪያዎችን ለማግኘት በሚያስፈልጉት ምስሎች ብዛት ላይ የሙከራ ሙከራዎች ተካሂደዋል።የቬክተር ስታቲስቲክስ 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240 እና 280 ምስሎችን ከያዙ ናሙናዎች ጋር ተነጻጽሯል.እያንዳንዱ ምስል ሁለት ፍሬሞችን ያቀፈ በመሆኑ የተረጋጋ ጊዜ-አማካይ ውጤቶችን የሚሰጥ የ240 ምስሎች የናሙና መጠን ተገኝቷል።
በፍሎኩለር ውስጥ ያለው ፍሰቱ የተበጠበጠ ስለሆነ ትናንሽ የተዘበራረቁ አወቃቀሮችን ለመፍታት ትንሽ የጥያቄ መስኮት እና ብዙ ቁጥር ያላቸው ቅንጣቶች ያስፈልጋሉ።ትክክለኛነትን ለማረጋገጥ በርካታ ድግግሞሾች የመጠን ቅነሳ ከተሻጋሪ ስልተ-ቀመር ጋር ይተገበራሉ።የመጀመሪያው የድምጽ መስጫ መስኮት መጠን 48 × 48 ፒክሰሎች በ 50% መደራረብ እና አንድ የማላመድ ሂደት የመጨረሻው የድምፅ መስጫ መስኮት መጠን 32 × 32 ፒክስል በ 100% መደራረብ እና ሁለት የማላመድ ሂደቶች።በተጨማሪም የመስታወት ክፍት ቦታዎች በፍሰቱ ውስጥ እንደ ዘር ቅንጣቶች ጥቅም ላይ ውለው ነበር ይህም በአንድ የምርጫ መስኮት ቢያንስ 10 ቅንጣቶችን ይፈቅዳል።የ PIV ቀረጻ የተጀመረው የሌዘር ምንጭን እና ካሜራውን ለማስኬድ እና ለማመሳሰል ኃላፊነት ባለው በፕሮግራምable Timeing Unit (PTU) ውስጥ ባለው ቀስቅሴ ምንጭ ነው።
የንግድ CFD ጥቅል ANSYS Fluent v 19.1 የ3ዲ አምሳያ ለማዘጋጀት እና መሰረታዊ የፍሰት እኩልታዎችን ለመፍታት ጥቅም ላይ ውሏል።
ANSYS-Fluentን በመጠቀም የላብራቶሪ መጠን ያለው መቅዘፊያ ፍሎኩሌተር 3D ሞዴል ተፈጠረ።ሞዴሉ እንደ ላቦራቶሪ ሞዴል በአግድም ዘንግ ላይ የተገጠሙ ሁለት የፓድል ጎማዎችን ያካተተ አራት ማዕዘን ቅርጽ ባለው ሳጥን መልክ የተሰራ ነው.ነፃ ሰሌዳ የሌለው ሞዴል 108 ሴ.ሜ ቁመት ፣ 118 ሴ.ሜ ስፋት እና 138 ሴ.ሜ ርዝመት አለው።በማቀላቀያው ዙሪያ አግድም ሲሊንደሪክ አውሮፕላን ተጨምሯል.የሲሊንደሪክ አውሮፕላን ማመንጨት በሥዕሉ 3ሀ ላይ እንደሚታየው የመላውን ማደባለቅ አዙሪት በመትከል እና በፍሎኩሌተር ውስጥ ያለውን የሚሽከረከር ፍሰት መስክ ማስመሰል አለበት።
3D ANSYS-አቀላጥፎ እና ሞዴል ጂኦሜትሪ ዲያግራም፣ በፍላጎት አውሮፕላን ላይ ANSYS-አቀላጥፎ የፍሎኩሌተር አካል ጥልፍልፍ፣ በፍላጎት አውሮፕላን ላይ ANSYS-አቀላጥፎ ዲያግራም።
የሞዴል ጂኦሜትሪ ሁለት ክልሎችን ያቀፈ ሲሆን እያንዳንዳቸው ፈሳሽ ናቸው.ይህ ምክንያታዊ የመቀነስ ተግባርን በመጠቀም ነው.በመጀመሪያ ፈሳሹን ለመወከል ሲሊንደርን (ማቀላቀያውን ጨምሮ) ከሳጥኑ ውስጥ ይቀንሱ።ከዚያም ማቀላቀፊያውን ከሲሊንደሩ ውስጥ ይቀንሱ, በዚህም ምክንያት ሁለት ነገሮች ማለትም ቅልቅል እና ፈሳሽ.በመጨረሻም በሁለቱ ቦታዎች መካከል ተንሸራታች በይነገጽ ተተግብሯል-የሲሊንደር-ሲሊንደር በይነገጽ እና የሲሊንደር-ቀላቃይ በይነገጽ (ምስል 3 ሀ).
የተገነቡ ሞዴሎችን ማገጣጠም የቁጥራዊ ዘይቤዎችን ለማስኬድ የሚያገለግሉትን የተዘበራረቀ ሞዴሎችን ለማሟላት ተጠናቅቋል.ከጠንካራው ወለል አጠገብ የተስፋፉ ንብርብሮች ያሉት ያልተስተካከለ ጥልፍልፍ ጥቅም ላይ ውሏል።ውስብስብ የፍሰት ንድፎችን መያዙን ለማረጋገጥ በ 1.2 የእድገት መጠን ለሁሉም ግድግዳዎች የማስፋፊያ ንብርብሮችን ይፍጠሩ፣ የመጀመሪያው ንብርብር ውፍረት \(7\mathrm{x }{10}^{-4}\) ሜትር መሆኑን ለማረጋገጥ \\ ( {\ጽሑፍ {y))^{+}\le 1.0\)።የሰውነት መጠኑ በ tetrahedron ተስማሚ ዘዴ በመጠቀም ይስተካከላል.2.5 × \({10}^{-3}\) ሜትር የሆነ የኤለመንት መጠን ያለው የሁለት በይነገጾች የፊት የጎን መጠን ተፈጥሯል፣ እና የቀላቃይ የፊት መጠን 9 × \({10}^{-3}\) m ይተገበራል.የመጀመሪያው የተፈጠረ ጥልፍልፍ 2144409 ንጥረ ነገሮችን ያካትታል (ምስል 3 ለ).
ባለ ሁለት-መለኪያ k-ε ቱርቡል ሞዴል እንደ መጀመሪያው የመሠረት ሞዴል ተመርጧል.በፍሎኩለር ውስጥ ያለውን የማዞሪያ ፍሰት በትክክል ለማስመሰል፣ የበለጠ ስሌት ውድ የሆነ ሞዴል ተመርጧል።በፍሎኩሌተር ውስጥ ያለው የተዘበራረቀ ሽክርክሪት ፍሰት ሁለት CFD ሞዴሎችን በመጠቀም በቁጥር ተመርምሯል፡ SST k–ω51 እና IDDES52።ሞዴሎቹን ለማረጋገጥ የሁለቱም ሞዴሎች ውጤቶች ከሙከራ PIV ውጤቶች ጋር ተነጻጽረዋል።በመጀመሪያ፣ የ SST k-ω ቱርበንስ ሞዴል ለፈሳሽ ተለዋዋጭ አፕሊኬሽኖች ባለ ሁለት እኩልታ ቱርቡልት viscosity ሞዴል ነው።ይህ የዊልኮክስ k-ω እና k-ε ሞዴሎችን በማጣመር የተዋሃደ ሞዴል ነው።የማደባለቅ ተግባሩ በግድግዳው አቅራቢያ ያለውን የዊልኮክስ ሞዴል እና የ k-ε ሞዴል በመጪው ፍሰት ውስጥ ያንቀሳቅሰዋል.ይህ ትክክለኛው ሞዴል በመላው የፍሰት መስክ ላይ ጥቅም ላይ መዋሉን ያረጋግጣል.በአሉታዊ የግፊት መጨናነቅ ምክንያት የፍሰት መለያየትን በትክክል ይተነብያል።በሁለተኛ ደረጃ፣ በግለሰብ ኢዲ ሲሞሌሽን (DES) ሞዴል ከ SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) ሞዴል ጋር በስፋት ጥቅም ላይ የዋለው የላቀ የተዘገየ Eddy Simulation (IDDES) ዘዴ ተመርጧል።IDDES ይበልጥ ተለዋዋጭ እና ለተጠቃሚ ምቹ የሆነ የመፍትሄ ልኬት (SRS) የማስመሰል ሞዴል የሚያቀርብ ዲቃላ RANS-LES (ትልቅ ኢዲ ሲሙሌሽን) ሞዴል ነው።ትላልቅ ኢዲዲዎችን ለመፍታት በLES ሞዴል ላይ የተመሰረተ እና ወደ SST k-ω በመመለስ አነስተኛ መጠን ያላቸውን ኢዲዲዎች ለማስመሰል ነው።ከ SST k-ω እና IDDES ማስመሰያዎች የተገኙ ውጤቶች ስታትስቲካዊ ትንታኔዎች ሞዴሉን ለማረጋገጥ ከ PIV ውጤቶች ጋር ተነጻጽረዋል።
ባለ ሁለት-መለኪያ k-ε ቱርቡል ሞዴል እንደ መጀመሪያው የመሠረት ሞዴል ተመርጧል.በፍሎኩለር ውስጥ ያለውን የማዞሪያ ፍሰት በትክክል ለማስመሰል፣ የበለጠ ስሌት ውድ የሆነ ሞዴል ተመርጧል።በፍሎኩሌተር ውስጥ ያለው የተዘበራረቀ ሽክርክሪት ፍሰት ሁለት CFD ሞዴሎችን በመጠቀም በቁጥር ተመርምሯል፡ SST k–ω51 እና IDDES52።ሞዴሎቹን ለማረጋገጥ የሁለቱም ሞዴሎች ውጤቶች ከሙከራ PIV ውጤቶች ጋር ተነጻጽረዋል።በመጀመሪያ፣ የ SST k-ω ቱርበንስ ሞዴል ለፈሳሽ ተለዋዋጭ አፕሊኬሽኖች ባለ ሁለት እኩልታ ቱርቡልት viscosity ሞዴል ነው።ይህ የዊልኮክስ k-ω እና k-ε ሞዴሎችን በማጣመር የተዋሃደ ሞዴል ነው።የማደባለቅ ተግባሩ በግድግዳው አቅራቢያ ያለውን የዊልኮክስ ሞዴል እና የ k-ε ሞዴል በመጪው ፍሰት ውስጥ ያንቀሳቅሰዋል.ይህ ትክክለኛው ሞዴል በመላው የፍሰት መስክ ላይ ጥቅም ላይ መዋሉን ያረጋግጣል.በአሉታዊ የግፊት መጨናነቅ ምክንያት የፍሰት መለያየትን በትክክል ይተነብያል።በሁለተኛ ደረጃ፣ በግለሰብ ኢዲ ሲሞሌሽን (DES) ሞዴል ከ SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) ሞዴል ጋር በስፋት ጥቅም ላይ የዋለው የላቀ የተዘገየ Eddy Simulation (IDDES) ዘዴ ተመርጧል።IDDES ይበልጥ ተለዋዋጭ እና ለተጠቃሚ ምቹ የሆነ የመፍትሄ ልኬት (SRS) የማስመሰል ሞዴል የሚያቀርብ ዲቃላ RANS-LES (ትልቅ ኢዲ ሲሙሌሽን) ሞዴል ነው።ትላልቅ ኢዲዲዎችን ለመፍታት በLES ሞዴል ላይ የተመሰረተ እና ወደ SST k-ω በመመለስ አነስተኛ መጠን ያላቸውን ኢዲዲዎች ለማስመሰል ነው።ከ SST k-ω እና IDDES ማስመሰያዎች የተገኙ ውጤቶች ስታትስቲካዊ ትንታኔዎች ሞዴሉን ለማረጋገጥ ከ PIV ውጤቶች ጋር ተነጻጽረዋል።
በግፊት ላይ የተመሰረተ ጊዜያዊ ፈቺን ይጠቀሙ እና በ Y አቅጣጫ የስበት ኃይልን ይጠቀሙ።ማሽከርከር የሚከናወነው የሜሽ እንቅስቃሴን ወደ ድብልቅው በመመደብ ነው ፣ የማዞሪያው ዘንግ አመጣጥ በአግድመት ዘንግ መሃል ላይ እና የመዞሪያው አቅጣጫ በ Z አቅጣጫ ነው።ለሁለቱም የሞዴል ጂኦሜትሪ መገናኛዎች የሜሽ በይነገጽ ተፈጥሯል, በዚህም ምክንያት ሁለት የታሰሩ የሳጥን ጠርዞች.እንደ የሙከራ ቴክኒክ, የማዞሪያው ፍጥነት ከ 3 እና 4 አብዮቶች ጋር ይዛመዳል.
የ ቀላቃይ እና flocculator ያለውን ግድግዳ የሚሆን ድንበር ሁኔታዎች በግድግዳው ላይ ተዘጋጅቷል, እና flocculator የላይኛው መክፈቻ ዜሮ የመለኪያ ግፊት (የበለስ. 3 ሐ) ጋር መውጫ ተዘጋጅቷል.ቀላል የግፊት-ፍጥነት የግንኙነት መርሃ ግብር ፣ የሁለተኛ ደረጃ ተግባራትን የግራዲየንት ቦታ ከትንሽ ስኩዌር ንጥረ ነገሮች ላይ በመመርኮዝ ከሁሉም መለኪያዎች ጋር መከፋፈል።የሁሉም የፍሰት ተለዋዋጮች የመግባቢያ መስፈርት የተመጠነው ቀሪ 1 x \({10}^{-3}\) ነው።በአንድ ጊዜ ከፍተኛው የድግግሞሽ ብዛት 20 ነው, እና የጊዜ እርምጃ መጠኑ ከ 0.5 ° መዞር ጋር ይዛመዳል.መፍትሄው በ 8 ኛ ድግግሞሽ ለ SST k-ω ሞዴል እና በ 12 ኛ ድግግሞሽ IDDES በመጠቀም ይሰበሰባል.በተጨማሪም, ቀላቃይ ቢያንስ 12 አብዮት አድርጓል ስለዚህም ጊዜ እርምጃዎች ብዛት ይሰላል.ከሙከራው ሂደት ጋር በሚመሳሰል መልኩ ፍሰቱን መደበኛ እንዲሆን የሚያደርገውን የውሂብ ናሙና ለጊዜ ስታቲስቲክስ ከ 3 ማዞሪያዎች በኋላ ይተግብሩ።ለእያንዳንዱ አብዮት የፍጥነት loops ውጤትን ማነፃፀር ላለፉት አራት አብዮቶች በትክክል ተመሳሳይ ውጤቶችን ይሰጣል ፣ ይህም የተረጋጋ ሁኔታ ላይ መድረሱን ያሳያል።ተጨማሪው ክለሳዎች የመካከለኛውን ፍጥነት መስመሮችን አላሻሻሉም።
የጊዜ እርምጃው ከማዞሪያው ፍጥነት, 3 rpm ወይም 4 rpm አንጻር ይገለጻል.የጊዜ እርምጃው ድብልቅውን በ 0.5 ° ለማዞር ወደሚያስፈልገው ጊዜ ይጣራል.ባለፈው ክፍል ላይ እንደተገለጸው መፍትሄው በቀላሉ ስለሚሰበሰብ ይህ በቂ ሆኖ ተገኝቷል.ስለዚህ፣ ለሁለቱም የግርግር ሞዴሎች ሁሉም የቁጥር ስሌቶች የተከናወኑት በተሻሻለው የጊዜ እርምጃ 0.02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) ለ 3 ደቂቃ ፣ 0.0208 \(\stackrel{ \mathrm{-}) በመጠቀም ነው። {3}\) 4 ደቂቃ.ለተወሰነ የማሻሻያ ጊዜ ደረጃ፣ የአንድ ሕዋስ የ Courant ቁጥር ሁልጊዜ ከ1.0 ያነሰ ነው።
የሞዴል-ሜሽ ጥገኝነትን ለመዳሰስ በመጀመሪያ የመጀመሪያውን 2.14M ሜሽ እና ከዚያም የተጣራውን 2.88M ጥልፍልፍ በመጠቀም ውጤቶች ተገኝተዋል።የፍርግርግ ማጣራት የሚከናወነው የመደባለቂያውን አካል የሕዋስ መጠን ከ9 × \({10}^{-3}\) ሜትር ወደ 7 × \({10}^{-3}\) ሜትር በመቀነስ ነው።ለሁለቱ ሞዴሎች ብጥብጥ የመጀመሪያ እና የተጣራ ማሰሪያዎች በቅርጫቱ ዙሪያ በተለያዩ ቦታዎች ያሉት የፍጥነት ሞጁሎች አማካኝ እሴቶች ተነጻጽረዋል።በውጤቶቹ መካከል ያለው የመቶኛ ልዩነት ለ SST k–ω ሞዴል 1.73% እና ለIDDES ሞዴል 3.51% ነው።IDDES ዲቃላ RANS-LES ሞዴል ስለሆነ ከፍ ያለ የመቶኛ ልዩነት ያሳያል።እነዚህ ልዩነቶች እዚህ ግባ የማይባሉ ተደርገው ይወሰዳሉ፣ ስለዚህ የማስመሰል ስራው የተከናወነው ከ2.14 ሚሊዮን ኤለመንቶች ጋር እና የመዞሪያ ጊዜ ደረጃ 0.5° ባለው ኦሪጅናል ሜሽ በመጠቀም ነው።
እያንዳንዱን ስድስት ሙከራዎች ለሁለተኛ ጊዜ በማከናወን እና ውጤቱን በማነፃፀር የሙከራ ውጤቱን እንደገና ማባዛት ተፈትኗል።በሁለት ተከታታይ ሙከራዎች ውስጥ የፍጥነት ዋጋዎችን በቅጠሉ መሃል ላይ ያወዳድሩ።በሁለቱ የሙከራ ቡድኖች መካከል ያለው አማካይ መቶኛ ልዩነት 3.1 በመቶ ነበር።የ PIV ስርዓት እንዲሁ ለእያንዳንዱ ሙከራ በተናጥል እንደገና ተስተካክሏል።በእያንዳንዱ ምላጭ መሃል ላይ በትንታኔ የተሰላውን ፍጥነት ከ PIV ፍጥነት ጋር በተመሳሳይ ቦታ ያወዳድሩ።ይህ ንጽጽር የሚያሳየው ከፍተኛው መቶኛ ስህተት 6.5% ለላድ 1 ያለውን ልዩነት ነው።
የመንሸራተቻውን ሁኔታ ከመቁጠርዎ በፊት በፕላስተር ፍሎኩለር ውስጥ የመንሸራተትን ጽንሰ-ሀሳብ በሳይንሳዊ መንገድ መረዳት ያስፈልጋል ፣ ይህም በፍሎኩለር ቀዘፋዎች ዙሪያ ያለውን ፍሰት አወቃቀር ማጥናት ይጠይቃል።በፅንሰ-ሀሳብ ፣ የመንሸራተቻው ቅንጅት የተገነባው ከውሃው አንፃር ያለውን የቢላዎችን ፍጥነት ግምት ውስጥ በማስገባት በፓድል ፍሎኩላተሮች ንድፍ ውስጥ ነው።ጽሑፎቹ ይህ ፍጥነት 75% የቢላ ፍጥነት እንዲሆን ይመክራል, ስለዚህ አብዛኛዎቹ ዲዛይኖች ለዚህ ማስተካከያ ሂሳብ በተለምዶ ak 0.25 ይጠቀማሉ.ይህ የፍሰት ፍጥነት መስኩን ሙሉ በሙሉ ለመረዳት እና ይህንን ሸርተቴ ለማጥናት ከPIV ሙከራዎች የተገኙ የፍጥነት መስመሮችን መጠቀምን ይጠይቃል።ምላጭ 1 ወደ ዘንግ በጣም ቅርብ የሆነ የውስጠኛው ምላጭ ነው ፣ ምላጭ 3 የውጪው ምላጭ ነው ፣ እና ምላጭ 2 መካከለኛው ምላጭ ነው።
በ 1 ላይ ያለው የፍጥነት መስመሮች በቅጠሉ ዙሪያ ቀጥታ የሚሽከረከር ፍሰት ያሳያል።እነዚህ የፍሰት ንድፎች የሚመነጩት በቅጠሉ በቀኝ በኩል ካለው በ rotor እና ምላጩ መካከል ካለው ነጥብ ነው።በስእል 4a ላይ በቀይ ነጥብ ሳጥን የተመለከተውን ቦታ ስንመለከት፣ ከላጩ በላይ እና ዙሪያ ያለውን የእንደገና ፍሰት ሌላ ገጽታ መለየት ትኩረት የሚስብ ነው።የወራጅ ምስላዊነት ወደ ድጋሚ ዑደት ዞን ትንሽ ፍሰት ያሳያል.ይህ ፍሰት በምስሉ ላይ በሚታየው የመጀመሪያው የእጅ ምላጭ ተጽእኖ ምክንያት ከጫፉ ጫፍ በ 6 ሴ.ሜ ከፍታ ላይ ከቅዳው በቀኝ በኩል ይቀርባል.የፍሰት እይታ በ4 ደቂቃ ፍጥነት ተመሳሳይ ባህሪ እና መዋቅር ያሳያል።
የፍጥነት መስክ እና የሶስት ቢላዎች የአሁኑ ግራፎች በሁለት የማዞሪያ ፍጥነት 3 rpm እና 4 rpm.የሶስቱ ቢላዎች ከፍተኛው አማካይ ፍጥነት በ 3 ደቂቃ ፍጥነት 0.15 ሜትር / ሰ ፣ 0.20 ሜ / ሰ እና 0.16 ሜትር / ሰ ነው ፣ እና በ 4 ደቂቃ ከፍተኛው አማካይ ፍጥነት 0.15 ሜትር / ሰ ፣ 0.22 ሜ / ሰ እና 0.22 ሜ / ሰ ነው። s, በቅደም ተከተል.በሶስት አንሶላዎች ላይ.
ሌላ ዓይነት የሄሊካል ፍሰት በቫኖች 1 እና 2 መካከል ተገኝቷል። የቬክተር መስክ በግልጽ እንደሚያሳየው የውሃ ፍሰቱ ከቫን 2 በታች ወደ ላይ እንደሚንቀሳቀስ በቬክተሩ አቅጣጫ ያሳያል።በስእል 4 ለ ላይ ባለው ባለ ነጥብ ሳጥን እንደሚታየው እነዚህ ቬክተሮች ከላጣው ገጽ ላይ በአቀባዊ ወደ ላይ አይሄዱም, ነገር ግን ወደ ቀኝ በመዞር ቀስ በቀስ ይወርዳሉ.በንጣፉ 1 ላይ, ወደታች ቬክተሮች ተለይተዋል, ወደ ሁለቱም ቢላዎች የሚቀርቡ እና በመካከላቸው ከሚፈጠረው የእንደገና ፍሰት ይከብቧቸዋል.ተመሳሳይ የፍሰት መዋቅር በሁለቱም የማዞሪያ ፍጥነቶች በከፍተኛ የፍጥነት ስፋት በ 4 ራምፒኤም ተወስኗል.
የፍጥነት መስክ 3 የፍጥነት መስክ የቀደመውን የፍጥነት ቬክተር ከቅርንጫፉ በታች ያለውን ፍሰት በመቀላቀል ጉልህ አስተዋፅዖ አያደርግም 3. በ 3 ስር ያለው ዋናው ፍሰት ከውሃ ጋር በመነሳቱ ቀጥ ያለ ፍጥነት ያለው ቬክተር ነው.
በስእል 4 ላይ እንደሚታየው የፍጥነት ቬክተሮች በላጩ 3 ላይ በሦስት ቡድን ሊከፈሉ ይችላሉ.የመጀመሪያው ስብስብ በቀሚው የቀኝ ጠርዝ ላይ ያለው ስብስብ ነው.በዚህ ቦታ ላይ ያለው የፍሰት መዋቅር ቀጥታ ወደ ቀኝ እና ወደ ላይ (ማለትም ወደ ምላጭ 2) ነው.ሁለተኛው ቡድን የዛፉ መካከለኛ ነው.ለዚህ አቀማመጥ የፍጥነት ቬክተር ያለ ምንም ማዞር እና ማሽከርከር በቀጥታ ወደ ላይ ይመራል.የፍጥነት እሴቱ መቀነስ የሚወሰነው ከጫፉ ጫፍ በላይ ከፍታ በመጨመር ነው.ሦስተኛው ቡድን, raspolozhennыh levoho ስለያዘው vыyavlyayuts, ዥረት ወዲያውኑ ወደ ግራ, ማለትም ወደ flocculator ግድግዳ ላይ.በፍጥነት ቬክተር የሚወከለው አብዛኛው ፍሰት ወደ ላይ ይወጣል፣ እና የፍሰቱ ክፍል በአግድም ወደ ታች ይሄዳል።
ሁለት የተዘበራረቀ ሞዴሎች SST k-ω እና IDDES በጊዜ አማካኝ የፍጥነት ፕሮፋይሎችን ለ 3 rpm እና 4 rpm ምላጭ አማካኝ ርዝመት አውሮፕላን ለመገንባት ስራ ላይ ውለዋል።በስእል 5 እንደሚታየው የተረጋጋ ሁኔታ የሚገኘው በአራት ተከታታይ ሽክርክሪቶች በተፈጠሩት የፍጥነት መስመሮች መካከል ፍጹም ተመሳሳይነት በማግኘት ነው።በተጨማሪም, በ IDDES የሚመነጨው በጊዜ-አማካኝ የፍጥነት መስመሮች በስእል 6a ይታያሉ, በ SST k - ω የሚመነጩት ጊዜ-አማካኝ የፍጥነት መገለጫዎች በስእል 6a ይታያሉ.6 ለ.
በSST k–ω የሚመነጩ IDDES እና በጊዜ አማካኝ የፍጥነት loops በመጠቀም፣ IDDES ከፍተኛ መጠን ያለው የፍጥነት ዑደቶች አሉት።
በስእል 7 ላይ እንደሚታየው ከIDES ጋር የተፈጠረውን የፍጥነት ፕሮፋይል በ3 rpm በጥንቃቄ ይመርምሩ። ቀላቃዩ በሰዓት አቅጣጫ ይሽከረከራል እና ፍሰቱ በሚታዩት ማስታወሻዎች መሰረት ይብራራል።
በለስ ላይ.7 የላይኛው ቀዳዳ በመኖሩ ምክንያት ፍሰቱ ያልተገደበ ስለሆነ በ I ኳድ 3 ውስጥ ባለው የቢላ ሽፋን ላይ የፍሳሹን ልዩነት መኖሩን ማየት ይቻላል.ፍሰቱ ሙሉ በሙሉ በፍሎኩሌተር ግድግዳዎች የተገደበ ስለሆነ በኳድራንት II ውስጥ የፍሰት መለያየት አይታይም.በአራተኛው ክፍል ውስጥ ውሃው ከቀደምት ኳድራንት በጣም ያነሰ ወይም ዝቅተኛ ፍጥነት ይሽከረከራል.በ I እና II ውስጥ ያለው ውሃ በማቀላቀያው ተግባር ወደ ታች ይንቀሳቀሳል (ማለትም ይሽከረከራል ወይም ይገፋል)።እና በኳድራንት III ውስጥ, ውሃው የሚገፋው በአጋዚው ቢላዎች ነው.በዚህ ቦታ ላይ ያለው የውሃ ብዛት እየቀረበ ያለውን የፍሎኩለር እጅጌን እንደሚቋቋም ግልጽ ነው።በዚህ አራት ማዕዘን ውስጥ ያለው ሽክርክሪት ፍሰት ሙሉ በሙሉ ተለያይቷል.ለአራት አራተኛ ፣ ከቫን 3 በላይ ያለው አብዛኛው የአየር ፍሰት ወደ ፍሎኩለር ግድግዳ ይመራል እና ቁመቱ ወደ ላይኛው መክፈቻ ሲጨምር ቀስ በቀስ መጠኑን ያጣል።
በተጨማሪም ማእከላዊው ቦታ በሰማያዊ ነጠብጣብ ኤሊፕስ እንደሚታየው III እና IV ኳድራንት የሚቆጣጠሩ ውስብስብ ፍሰት ንድፎችን ያካትታል.ይህ ምልክት የተደረገበት ቦታ በፔዳል ፍሎኩለር ውስጥ ካለው ሽክርክሪት ፍሰት ጋር ምንም ግንኙነት የለውም, ምክንያቱም የመዞሪያው እንቅስቃሴ ሊታወቅ ይችላል.ይህ በውስጣዊ ፍሰት እና ሙሉ የማሽከርከር ፍሰት መካከል ግልጽ የሆነ መለያየት ካለበት ኳድራንት I እና II ተቃራኒ ነው።
በለስ ላይ እንደሚታየው.6, የ IDDES እና SST k-ω ውጤቶችን በማነፃፀር, በፍጥነት መስመሮች መካከል ያለው ዋና ልዩነት የፍጥነት መጠን ወዲያውኑ ከጫፉ በታች ነው. ከ IDDES ጋር ሲነጻጸር.
ሌላ ልዩነት በኳድራንት III ውስጥ ሊገኝ ይችላል.ከ IDDES ፣ ቀደም ሲል እንደተገለፀው ፣ በፍሎኩለር ክንዶች መካከል የማሽከርከር ፍሰት መለያየት ተስተውሏል።ነገር ግን, ይህ አቀማመጥ ከማዕዘኑ ዝቅተኛ የፍጥነት ፍሰት እና ከመጀመሪያው ምላጭ ውስጠኛ ክፍል ጋር በእጅጉ ይጎዳል.ከ SST k-ω ለተመሳሳይ ቦታ የኮንቱር መስመሮች ከ IDDES ጋር ሲነፃፀሩ በአንጻራዊነት ከፍ ያለ ፍጥነቶችን ያሳያሉ ምክንያቱም ከሌሎች ክልሎች ምንም አይነት የውሃ ፍሰት የለም.
ስለ ፍሰቱ ባህሪ እና አወቃቀሩ ትክክለኛ ግንዛቤ የፍጥነት ቬክተር መስኮችን እና ዥረቶችን ጥራት ያለው ግንዛቤ ያስፈልጋል።እያንዳንዱ ምላጭ 5 ሴ.ሜ ስፋት እንዳለው ከግምት ውስጥ በማስገባት ሰባት የፍጥነት ነጥቦችን የሚወክል የፍጥነት መገለጫ ለማቅረብ በስፋት ተመርጠዋል።በተጨማሪም የፍጥነት መጠንን እንደ ቁመት ከላዩ ወለል በላይ ያለውን የፍጥነት መጠን ለመለካት የፍጥነት ፕሮፋይሉን በቀጥታ በእያንዳንዱ ምላጭ ወለል ላይ እና በ 2.5 ሴ.ሜ ርቀት ላይ በአቀባዊ እስከ 10 ሴ.ሜ ቁመት ባለው ርቀት ላይ በማቀድ ያስፈልጋል ።ለበለጠ መረጃ በሥዕሉ ላይ S1፣ S2 እና S3 ይመልከቱ።አባሪ A. ምስል 8 የ PIV ሙከራዎችን እና ANSYS-Fluent ትንታኔን IDDES እና SST k-ωን በመጠቀም የተገኘው የእያንዳንዱ ምላጭ የወለል ፍጥነት ስርጭት (Y = 0.0) ተመሳሳይነት ያሳያል።ሁለቱም አሃዛዊ ሞዴሎች በፍሎክሌተር ቢላዎች ላይ ያለውን የፍሰት መዋቅር በትክክል ለማስመሰል ያስችላሉ.
የፍጥነት ማከፋፈያዎች PIV፣ IDDES እና SST k–ω በላጩ ወለል ላይ።የ x-ዘንግ የእያንዳንዱን ሉህ ስፋት በ ሚሊሜትር ይወክላል ፣ ከመነሻው (0 ሚሜ) የሉህ የግራ ክፍል እና መጨረሻ (50 ሚሜ) የሉህ የቀኝ ክፍልን ይወክላል።
የቢላዎቹ 2 እና 3 የፍጥነት ስርጭቶች በስእል 8 እና 8 ላይ እንደሚታዩ በግልጽ ይታያል.S2 እና S3 በአባሪ ሀ ውስጥ ተመሳሳይ አዝማሚያዎችን ከቁመት ጋር ያሳያሉ፣ ምላጭ 1 ግን ለብቻው ይለዋወጣል።የቢላ 2 እና 3 የፍጥነት መገለጫዎች በትክክል ቀጥ ያሉ እና ከጫፉ ጫፍ በ10 ሴ.ሜ ከፍታ ላይ አንድ አይነት ስፋት አላቸው።ይህ ማለት በዚህ ጊዜ ፍሰቱ አንድ ወጥ ይሆናል ማለት ነው.ይህ በ IDDES በደንብ ከተባዙት ከ PIV ውጤቶች በግልጽ ይታያል።ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ የ SST k–ω ውጤቶች አንዳንድ ልዩነቶችን ያሳያሉ፣ በተለይም በ 4 rpm።
ምላጭ 1 በሁሉም ቦታዎች ላይ የፍጥነት መገለጫውን አንድ አይነት ቅርፅ ይይዛል እና ቁመቱ መደበኛ እንዳልሆነ ልብ ሊባል የሚገባው ነው, ምክንያቱም በማቀላቀያው መሃል ላይ የተሠራው ሽክርክሪት የሁሉም ክንዶች የመጀመሪያ ምላጭ ይዟል.እንዲሁም ከአይዲኢኤስ ጋር ሲነፃፀሩ የፒአይቪ ቢላድ የፍጥነት መገለጫዎች 2 እና 3 በትንሹ ከፍ ያለ የፍጥነት እሴቶችን በአብዛኛዎቹ ቦታዎች ከላላው ወለል በ 10 ሴ.ሜ እኩል እስኪሆኑ ድረስ አሳይተዋል።