CURGEREA FLUIDULUI REAL PRIN CANALE ŞI CONDUCTE

  CUPRINS:
1. SCURT ISTORIC PRIVIND MISCAREA REALA A FLUIDELOR / 9
1.1. Miscarea laminara si turbulenta. Experienta lui Reynolds / 9
1.2. Stabilizarea curgerii la intrarea intr-un canal sau intr-o conducta / 11
1.3. Miscarea Hagen - Poiseuille a lichidului vascos in conducte circulare drepte / 13
1.4. Dezvoltarea miscarii laminare intr-o conducta cilindrica / 15
1.5. Cateva aspecte privind miscarea turbulenta a fluidelor reale / 17

2. ECUATIILE DE MISCARE LAMINARA ALE FLUIDELOR REALE / 22
2.1. Ecuatiile de miscare ale fluidelor reale in componente de eforturi (Ecuatiile lui Cauchy) / 22
2.2. Ecuatiile lui Navier-Stokes pentru miscarea laminara a fluidelor reale / 24
2.3. Curgerea laminara intre doua placi plane paralele / 27
2.3.1. Curgerea laminara permanenta intre doua placi plane paralele / 27
2.3.2. Curgerea laminara nepermanenta intre doua placi plane paralele / 30
2.4. Curgerea bidimensionala permanenta a unui fluid vascos la aspiratia intr-un canal / 34
2.5. Metoda dezvoltarilor in serii Taylor finite / 36
2.5.1. Dezvoltari in serii Taylor intr-o retea cu pasi egali / 36
2.5.2. Expresiile derivatelor partiale / 38
2.5.3. Relatii algebrice de calcul intr-un punct ordinar din domeniu, asociate relatiilor cu derivate partiale / 40
2.5.4. Studiul conditiilor la limita specifice hidrodinamicii fluidelor vascoase / 41
2.5.5. Cazul punctelor speciale / 43
2.6. Metoda dezvoltarilor in serii proprii / 48
2.6.1. Dezvoltarile in serii proprii / 49
2.6.2. Expresiile derivatelor partiale / 51
2.6.3. Imbunatatirea stabilitatii solutiei numerice / 52
2.6.4. Relatia algebrica asociata ecuatiei cu derivate partiale, in cazul pasilor inegali / 54
2.6.5. Stabilitatea solutiei si diagrama de relaxare / 54

3. SOLUTIONAREA NUMERICA A CURGERII BIDIMENSIONALE, LAMINARE SI PERMANENTE LA INTRAREA INTR-UN CANAL - APLICATII / 57
3.1. Transformarea sistemului de ecuatii considerat / 57
3.2. Dezvoltari in serii Taylor finite / 59
3.3. Relatia algebrica asociata ecuatiei cu derivate partiale / 61
3.4. Stabilitatea solutiei numerice a ecuatiei biarmonice / 62
3.5. Conditiile la limita specifice cazului studiat / 64
3.6. Schema logica a programului de calcul / 65

4. SOLUTIONAREA NUMERICA A CURGERII LAMINARE, PERMANENTE, CU SIMETRIE AXIALA LA INTRAREA INTR-O CONDUCTA / 69

BIBLIOGRAFIE / 74
  PREZENTARE:
Lucrarea de față are ca scop introducerea noțiunilor de mecanica fluidelor reale în aplicații precum curgerea prin canale și conducte.

Dr. ing. Florentina Bunea este absolventă a Facultății de Inginerie Mecanică din Universitatea Politehnica din București, specializarea Mașini Hidraulice (2001). În anul 2005 a obținut, la Facultatea de Energetică a UPB, titlul de doctor în științe inginerești. În prezent, este cercetător științific grad 3 la Institutul Național de Cercetare Dezvoltare în Inginerie Electrică ICPE-CA București, Departamentul de Eficiență în Conversia și Consumul de Energie, unde își desfășoară activitatea de cercetare, din anul 2003. În paralel cu activitatea de cercetare, desfășoară și activitate didactică în calitate de profesor asociat la UPB, la disciplinele Mecanica Fluidelor și Turbine Hidraulice. Cercetările științifice efectuate se încadrează în următoarele direcții: curgerea fluidelor reale în canale și conducte, curgeri bifazice aer-apă, curgeri axial-simetrice induse, aerarea apelor și caracterizarea dispozitivelor de aerare, hidrodinamica și transferul de masă al coloanelor de bule, hidro-gazo-dinamica sistemelor de aerare cu aplicații la turbine hidraulice, tehnici de măsură ca Particle Image Velocimetry în curgeri bifazice etc.

Prof. univ. dr. ing. Mircea CAZACU a absolvit în anul 1952, cu Diplomă de merit, Facultatea de Mecanică a I.P. B. În anul 1957 a obținut titlul de doctor inginer în specialitatea Hidraulică teoretică sub conducerea acad.prof.dr.doc.ing. mat. Dumitru Dumitrescu. Are activitate îndelungată ca cercetător științific al Academiei Române și cadru didactic (conferențiar și apoi profesor) la Univ. Politehnică din București. Pentru competența profesională și rezultatele obținute a primit numeroase premii, medalii, diplome și titluri științifice. Premiul III,
M.I.C. (1960); Medalia Muncii, Acad. R.P.R.(1963); Cercetător științific onorific (1969) și Premiul Aurel Vlaicu al Acad. Române (1991 pentru 1988); Medalia 110 ani de la înființarea Societății Politehnice (1993); Diploma de Onoare U.P.B. (1998); prima Medalie de bronz la Salonul Internațional de Inventică , Geneva (2004); trei Premii acordate de SPERIN (2004, 2005,2006); Medalia A 125-a Aniversare a ASME din New York, SUA; Premiul Hermann Oberth al A.O.Ș. din România (2006); Titlul de excelență și Diploma Conferinței Naționale „Prof. Dorin Pavel - fondatorul hidroenergeticii românești“ (4-5 iunie 2010). Este membru al mai multor Institute, Societăți și Organizații științifice de prestigiu: Societatea GAMM din Germania, Comisia de Mecanica Fluidelor de la I.M.B al Academiei Române; Societatea SPERIN (vicepreședinte); Comitetul internațional al WREN de la Reading, Marea Britanie; Comitetul Științific al INCAS Elie Carafoli. Are 223 de publicații, 17 cărți scrise, 125 contracte și 22 de invenții brevetate.
  PREFATA:
Lucrarea de fata are ca scop introducerea notiunilor de mecanica fluidelor reale in aplicatii precum curgerea prin canale si conducte. Astfel este prezentata o aplicatie privind curgerea fluidului vascos incompresibil la intrarea intr-un canal alimentat dintr-un spatiu infinit. Pornind de la ecuatiile de miscare si continuitate, apoi folosind dezvoltari in serii Taylor finite, se studiaza curgerea bidimensionala intr-un domeniu axial simetric. In domeniu valoarea functiei de curent se calculeaza dupa o relatie algebrica (3.8) dedusa din ecuatiile lui Navier Stokes, iar la peretele canalului sunt considerate viteze nule. Pentru exemplificare este prezentat un program realizat in limbajul C++ care calculeaza valorile functiei de curent in fiecare punct al domeniului. Acesta ofera si o conversie a valorilor functiei de curent intr-un spectru de culori. Rezultatele sunt vizualizate cu izoculori in domeniul de calcul. Este calculata de asemenea distributia de viteze in ansamblul domeniului de calcul, obtinandu-se astfel lungimea de stabilizare curgerii.

Este abordata apoi curgerea laminara, permanenta, cu simetrie axiala la intrarea intr-o conducta. Din ecuatiile Navier Stokes in coordonate cilindrice se obtine relatia de calcul (4.7) a functiei de curent pentru noul domeniu de calcul studiat.

Relatiile de calcul obtinute pentru ambele aplicatii, prezentate in aceasta lucrare (dezvoltate in coordonate carteziene si cilindrice), pot fi utilizate cu usurinta in diferite programe de simulare a curgerii, pentru a se obtine vizualizari ale liniilor de curent si ale campului de viteze.
  CUVINTE CHEIE: