ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
78
Из третьей теоремы подобия следуют требования, которые необходимо
выполнить для того, чтобы процессы на модели были идентичны
действительным: геометрическое подобие модели и оригинала; описание
процессов в обоих случаях одинаковыми алгебраическими или
дифференциальными уравнениями (одинаковый класс явлений); тождество
краевых условий; численное равенство чисел подобия на модели и в
действительности. В процессе моделирования большое значение приобретают
свойства стабильности и автомодельности.
При моделировании движения капельных жидкостей и газов распределение
скоростей на входе и выходе в системе остается неизменным. Это свойство
носит наименование стабильности. Его возникновение обусловлено значением
числа Re и геометрическими факторами.
Сущность явления автомодельности заключается в том, что после
достижения определяющим числом подобия некоторого минимального или
максимального значения влияние этого числа практически прекращается. В
этом случае говорят о вырождении числа подобия и соответственно
рассматривают нижнюю и верхнюю зоны автомодельности.
Так, например, при движении жидкостей или газов после достижения
развитого турбулентного режима число Еu и остается неизменным, процесс
становится автомодельным и независимым от Re. Распределение скоростей при
этом остается неизменным. На рис. 4.4 показаны результаты такого
эксперимента.
Рис. 4.4. Пример возникновения автомодельности
по отношению к числу Еu
В тех случаях, когда нельзя достигнуть удовлетворительной точности
моделирования всего агрегата в целом, целесообразно применение метода
локального моделирования. В этом случае условия подобия соблюдаются на
отдельных участках исследуемого объекта. Изучая последовательно отдельные
участки, удается составить общую картину по объекту в целом.
Рассмотрим для примера процесс моделирования движения газов в
камерной термической печи. Исходные данные: объем протекающих
газов 1,17 м
3
/с при НФУ, средняя температура газов 800
0
С; сечение рабочего
пространства 2 х 1,5 = 3,0 м
2
. Моделирование выполняем при условии
idem
Re
ж,
=
d
. Геометрический масштаб модели принимаем
М
l
= 1/10. Размеры
