Течія провідної рідини в обертовому електромагнітному полі

АНОТАЦІЇ

Шамота В.П. Течія провідної рідини у обертовому електромагнітному полі. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.02.05 - механіка рідини, газу та плазми. - Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2001.

Дисертацію присвячено вивченню взаємодії квазіламінарних та турбулентних течій провідної рідини з обертовим магнітним полем. В дисертації розроблено новий напрямок у математичному моделюванні обертової течії рідини - напівемпіричну модель, яка базується на суттєво двовимірному характері руху рідини. Для перевірки математичної моделі виконано різноманітні експериментальні дослідження. З допомогою запропонованої моделі вирішено важливу науково-технічну проблему теоретичного опису течії провідної рідини у циліндричній посудині та кільцевій щілині під дією обертового електромагнітного поля. Це дозволило знайти оптимальні параметри взаємодії, які відповідають максимальній ефективності пристроїв з обертовим електромагнітним полем. Окремі результати досліджень знайшли промислове впровадження при проектуванні пристроїв ливарного виробництва з поліпшеними технічними характеристиками.

Ключові слова: напівемпірична модель, квазіламінарна течія, турбулентна течія, обертове електромагнітне поле, швидкість, напруження тертя, ефективність.

Шамота В.П. Течение проводящей жидкости во вращающемся электромагнитном поле. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы. - Институт гидромеханики НАН Украины, Киев, 2001.

Диссертация посвящена изучению взаимодействия квазиламинарных и турбулентных течений проводящей жидкости и вращающегося электромагнитного поля. В работе разработано новое научное направление в математическом моделировании вращательного течения жидкости - полуэмпирическая модель, которая базируется на двумерном характере движения жидкости. В основу этой модели положены результаты известных экспериментальных исследований. Для проверки и уточнения предложенной физической модели выполнены разнообразные экспериментальные исследования стационарных и нестационарных течений в цилиндрическом сосуде и кольцевой щели. При этом впервые целенаправленно исследована зависимость средней скорости вращательного течения, распределения скорости и напряжения трения на боковой поверхности сосуда от частоты вращения поля и числа пар полюсов индуктора. Важнейшим достижением является тот факт, что в рамках одной теоретической модели удалось описать различные режимы течения и записать простые условия перехода от одного режима течения к другому. Этот факт имеет большое практическое значение, так как позволяет создавать устройства различного технологического назначения с заранее известным режимом течения жидкости, т.е. отделить режимы сепарации включений и интенсивного перемешивания. С использованием предложенной полуэмпирической модели решена важнейшая научно-техническая задача по адекватному теоретическому описанию течения проводящей жидкости в цилиндрическом сосуде и кольцевой щели под действием вращающегося электромагнитного поля. В различных приближениях решены задачи о турбулентном течении проводящей жидкости в осесимметричных областях, которое порождается вращающимся электромагнитным полем. Проанализировано влияние геометрических и физических параметров взаимодействия на величину и распределение осредненной скорости течения. Впервые исследовано влияние турбулентного течения жидкого проводника на величину и распределение магнитного поля. Это исследование позволило найти оптимальные значения параметров взаимодействия, соответствующие наибольшей эффективности устройств с вращающимся электромагнитным полем, что позволяет дать научно обоснованные рекомендации по рациональному проектированию и результативному использованию устройств с вращающимся электромагнитным полем. Впервые теоретически исследован процесс развития течения при включении электромагнитного поля, что дает возможность выполнять расчеты устройств в тех случаях, когда время воздействия ограничено возможностями технологического процесса. Выполнен теоретический анализ возможности одновременного силового воздействия со стороны вращающегося электрического и магнитного полей. Определены величина и распределение объемной электромагнитной силы, а также распределение скорости течения жидкого проводника в канале. Найдены оптимальные значения сдвига фаз между полями при различных частотах изменения полей. Сделана оценка эффективности устройств двойного питания с кольцевым каналом. Эти результаты могут быть положены в основу расчета электромагнитных насосов с улучшенными характеристиками. Отдельные результаты исследований нашли промышленное применение при проектировании литейных устройств с улучшенными техническими характеристиками.

Ключевые слова: полуэмпирическая модель, квазиламинарное течение, турбулентное течение, вращающееся электромагнитное поле, скорость, напряжение трения, эффективность.

Shamota V.P. Flow of a conductіng lіquіd іn rotatіng electromagnetіc fіeld. - Manuscrіpt. Thesіs for a doctor's degree by specіalіty 01.02.05 - mechanіc of lіquіd, gas and plasma. - The Іnstіtute of Hydromechanіcs of Natіonal Academy of Scіence of Ukraіne, Kyіv, 2001.

The dіssertatіon іs devoted to study of іnteractіon quasі-lamіnar and turbulent flows of a conductіng lіquіd іn rotatіng electromagnetіc fіeld. A new scіentіfіc dіrectіon was made іn mathematіcal modelіng of a rotary flow - semіempіrіcal model, whіch іs based on essentіally two-dіmensіonal character of a lіquіd movement. For check mathematіcal model was accomplished dіverse experіmental researches. By dint of proposed model is made of great importance popular - technique problem of theoretical description flow of a conducting liquid in cylindrical utencil and annular slot under the action of rotating electromagnetic field. Optіmum sіgnіfіcances of іnteractіon parameters, approprіate to the heavіest effіcіency of devіces wіth rotatіng electromagnetіc fіeld are found. The separate results of researches have found іndustrіal utіlіty іn the desіgn of foundry devіces wіth enhanced technіcal characterіstіcs.

Key words: semіempіrіcal model, quasі-lamіnar flow, turbulent flow, rotatіng electromagnetіc fіeld, velocіty, shear, effіcіency.

Размещено на Allbest.ru