Вестник МГТУ. 2016, №3.

Вестник МГТУ. 2016. Т. 19, № 3. С. 664–672. DOI: 10.21443/1560-9278-2016-3-664-672 669 Коэффициент сопротивления банок при обтекании их жидкой средой определяли двумя методами. Для расширения диапазона чисел Рейнольдса (Re) и получения более полной картины зависимости C R от этого параметра в качестве жидкой фазы использовали чистый глицерин и его водные растворы в опытах по осаждению и воздух в опытах при обдуве банок в аэродинамической трубе [7–9]. Результаты этих исследований представлены на рис. 10 для всего диапазона Re от 1 до 100 000. Рис. 10. Зависимость коэффициента лобового сопротивления от критерия Re Из этих результатов следует, что изменение C R с увеличением Re носит характер гиперболы с выходом на автомодельную зону при Re > 10 4 . Результаты, полученные другими авторами [2–4], имеют более низкие значения, чем значения C R , полученные по данным из скорости осаждения. Это вполне объяснимо тем, что при обдуве в аэродинамической трубе банка в течение опыта ориентирована перпендикулярно потоку, в случае же с осаждением это условие так строго не выполнялось (несмотря на то что опыты с очевидным отклонением банки от заданной ориентации при статистической обработке результатов не учитывались). Анализ построенных кривых свидетельствует о том, что в обоих случаях налицо явная сходимость полученных результатов в автомодельной области, где значения C R зависят лишь от геометрии банки, и наибольшим значением обладает банка № 1, а наименьшим – банка № 6. В области малых значений чисел Re эта сходимость результатов нарушается, и наибольшее значение C R имеет банка № 19. По-видимому, при обтекании этой банки жидкостью с повышенной вязкостью силы трения о поверхность банки начинают ощутимо влиять на скорость осаждения, тем более что площадь поверхности этой банки наибольшая по сравнению с другими [10; 11]. Наблюдаемый характер изменения C R достаточно удовлетворительно совпадает с другими литературными данными, например [2]. Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить обобщенную зависимость C R от 1 ≤ Re ≤ 4 ⋅ 10 3 и геометрии банок в виде: ( ) 3,45 0,31 0,075 0,58 0,16 2,18 Re 0,35Re R mid C S − − = ⋅ + ⋅ , (4) где S mid – параметр, учитывающий геометрию исследуемой банки, м 2 . Максимальное отклонение опытных данных от расчетных по уравнению (4) составило не более 20 %. При числах Re порядка 10 4 и более значения коэффициента C R становятся постоянными, и течение переходит в автомодельную область [12]. С учетом исследованных типоразмеров банок ее можно представить так: 450 . R mid C S = (5) В пакете прикладных программ Mahtcad проведены расчеты с использованием уравнений (3) и (5). Полученные значения U бн и U бв и их сравнение с экспериментальными значениями этих параметров подтвердили адекватность построенных моделей. Заключение При проведении исследований выявлено, что экспериментальные значения U бн и U бв , полученные на установке, где все геометрические размеры, а также расходные параметры соответствуют натурным условиям, при оценке по уравнению (4) соответствуют теоретически вычисленным. Как показали визуальные наблюдения за движением банки при работе установки, при ее циркуляции из канала в канал, C R должны отличаться от значений C R , полученных в опытах по осаждению [13]. При экспериментальных исследованиях в установке находилась одна банка, однако в реальных условиях наблюдаются сильные колебания банок из стороны в сторону, что неизбежно повышает значение C R , причем наличие газожидкостной смеси накладывает дополнительный отпечаток на эти значения. Оценить величину отклонения теоретических и расчетных значений в настоящее время не представляется возможным. Считаем целесообразным в предстоящих исследованиях ввести безразмерный поправочный коэффициент k , перед C R в соответствующих уравнениях.