THE EFFECT OF PRESSURE CONVECTION AND UNSTEADY FRICTION ON THE STRUCTURE OF A SHOCK PULSE

Павло Лук’янов

doi:10.18372/0370-2197.4(109).20642

Автор(и)

Павло Лук’янов Державний університет «Київський авіаційний інститут» https://orcid.org/0000-0002-5043-6182

DOI:

https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(109).20642

Ключові слова:

нестаціонарна течія, гідравлічний удар, автомодельні розв’язки, конвекція тиску, нестаціонарне тертя рідини о трубу

Анотація

Нестаціонарна течія рідини відноситься до таких, що генерує ударний імпульс, який прийнято називати ударною хвилею. Не зважаючи на те, що цьому питанню присвячено багато робіт, все ж таки відсутні роботи, де були б розглянуті такі цікаві властивості течії, як її автомодельність у початкові моменти часу, коли відбувається формування ударного імпульсу – із урахуванням зазначених у назві роботи фізичних явищ. Це особливо важливо для коректного фізичного опису явища за допомогою сучасних засобів 3-Д моделювання та розрахунку, оскільки нелінійність системи може стати джерелом суттєвих відхилень чисельного розв’язку від точного. В даній роботі увагу приділено впливу нестаціонарного тертя рідини о стінку труби (модель Бруно-Вітковського) та конвекції поля збурень тиску, а також їх сумісної дії. Серед основних результатів роботи слід зазначити такі: ані впливом конвекції ані впливом нестаціонарного тертя нехтувати неможна; кожний із щойно зазначених фізичних механізмів та обидва разом призводять до суттєвого просторового розширення області збурень від ударного імпульсу. Ще одним результатом є те, що безрозмірні розподіли поля швидкості поширення ударного імпульсу та збурень тиску асимптотично збігаються один до одного, а без урахування конвекції поля тиску ці (безрозмірні) розв’язки рівні скрізь.

Біографія автора

Павло Лук’янов, Державний університет «Київський авіаційний інститут»

канд. ф.-м. наук, доцент кафедри гідрогазових систем, Державний університет «Київський авіаційний інститут», просп. Любомира Гузара, 1, м. Київ, 03058, Україна, тел..: +38 096 125 47 22, E-mail: Pavel_Lukianov@ukr.net, ORCID:https://orcid.org/0000-0002-5043-6182

Посилання

Lukianov P.V., Sivashenko T.I., Yakimenko B.N. Udarna khvylia v ridyni, shcho znakhodytsia u pruzhnii tsylindrychnii anizotropnii obolontsi neskinchenoi dovzhyny (Non-linear shock wave in a fluid that is inside elastic cylinder infinite shell) / P.V. Lukianov, T.I. Sivashenko, B.N. Yakimenko // Promyslova Hidravlika i Pnevmatyka, 2019. No. 2(64). pp. 48-46.

Riemann, B. Ueber die Fortpflanzung Ebener Luftwellen von Endlicher Schwingungsweite (German Edition) /B. Riemann // Leopold Classic Library Publ., 2017. 32 p. (in German).https://www.amazon.com/Fortpflanzung-Ebener-Luftwellen-Endlicher-Schwingungsweite/dp/B06XKLXLL4

Weisbach J. Lehrbuch der Ingenieur-und Maschinen-Mechanik, vol. 1. Theoretische Mechanik / J. Weisbach // Braundschweig, Vieweg Publ., 1855. 946 p. https://books.google.com.ua/books/about/Lehrbuch_der_ingenieur_und_maschinen_mec.html?id=d1AOAAAAYAAJ&redir_esc=y

Darcy H. Recherches experimentales relatives au mouvement de l`eau dans les tuyaux. /H. Darcy// MalletBachelier, Paris, 1857. 286 p. https://books.google.com.ua/books/about/Recherches_exp%C3%A9rimentales_relatives_au.html?id=a4rcE52LFF0C&redir_esc=y

Jing Haixiao, Zhang Dashual, Li Guodong. Pressure variations of fluid transient in a pressurized pipeline. / Haixiao Jing, Dashual Zhang and Guodong Li // Fluid Dynamics Research, 2018, 50, 045514 (15pp) doi.org/10.1088/1873-7005/aacde2.

Zielke W. Frequency-Dependent Friction in Transient Pipe Flow / W. Zileke // Journal of Basic Engineering, 1968. 90. p. 109--115. http://dx.doi.org/10.1115/1.2926516

Holmboe E.L., and Rouleau W.T. The effect of Viscous Shear on Transients in Liqids

Lines/E.L. Holmboe, W.T. Rouleau // ASME Paper. 1966. No. 66-WA/FE-11.

Ghiaoui Mohamed S., Zhao Ming, McInnis Duncan A., Axworthy David H. A Review of Water Hammer Theory and Practice / Mohamed S. Ghiaoui, Ming Zhao, Duncan A. McInnis, David H. Axworthy // Applied Mechanics Review. 2005, 58, p. 49-76. DOI: 10.1115/1.1828050

Bergant A., Simpson A.R., Vitkovsky J. Developments in unseady pipe flow friction modelling/ A. Bergant, A.R. Simpson, J. Vitkovsky // Journal of Hydraulic Research, 2001, 39(3), p. 249-257. http://www.tandfonline.com/10.1080/00221680109499828

Pezzinga G. Local Balance Unsteady Friction Model. / G. Pezzinga // Journal of Hydraulic Engineering. 2009, Vol. 135, No. 1. pp. 45-56. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9429(2009)135:1(45).

Urbanowicz K., Bergant A., Stosiak M., Deptula A. Karpenko M., Kubrak M., Kodura A. Water Hammer Simulation Using Simplified Convolution-Based Unsteady Friction Model/ K. Urbanowicz, A. Bergant, M. Stosiak, A. Deptula, M. Karpenko, M. Kubrak, A. Kodura // Water, 2022, 14, 3151. https://doi.org/10.3390/w14193151.

Lukianov P., Pavlova K. Unsteady flow of droplet liquid in hydraulic systems of aircrafts and helicopters: models and analytical solutions / P. Lukianov, K. Pavlova // Aerospace technic and technology. 2024, v. 1(193). pp. 32-42. Doi:10.32620/aktt.2024.1.03.

Lukianov P., Pavlova K. Unsteady flow in bubble liquid in hydraulic systems of aircraft and helicopters: models and analytical solutions / P. Lukianov, K. Pavlova // Aerospace technic and technology. 2024, v. 2(194). pp. 4-14. Doi:10.32620/aktt.2024.2.01.

Lukianov P., Pavlova K. Nonlinear model of ineraction of unsteady fluid flow with structure in hydraulic system of aircraft and helicopters / P. Lukianov, K. Pavlova // Aerospace technic and technology. 2024, v. 4(196). pp. 4-14. Doi:10.32620/aktt.2024.4.01

Jukowsky N.E. Memories of Imperial Academy Society of St. Petrburg, 9(5). Russsian translated by O.Smith 1904) / N.E. Zhukowsky// Proc. Amer. Water Assoc. 1898. Vol. 24, pp. 341—424.