Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.21285/1814-3520-2023-3-518-526
Ключевые слова: cavitation flow, supercavern, steam-gas cavitation, regression analysis, local polynomial regression, кавитационное обтекание, суперкаверна, парогазовая кавитация, регрессионный анализ, локальная полиномиальная регрессия (LOESS)
Аннотация: Цель - получение зависимостей, описывающих параметры потока при суперкавитационном обтекании препятствия, часто встречающемся в различных элементах теплоэнергетических систем и установок, а также предложение доступного и достоверного метода для анализа массивов экспериментальных данных течений в таких системах. Натурное моделированПоказать полностьюие кавитационных процессов выполнялось на циркуляционном гидродинамическом стенде. Был исследован процесс суперкавитационного обтекания конусов с диаметрами основания 15,45 мм и 21,75 мм с углами раскрытия 154° и 127°, соответственно, в рабочем участке диаметром 30 мм. Полученные экспериментальные данные представляли собой четырехмерный массив, который описывал зависимость длины каверны, возникающей за препятствием, и давление в ней от скорости потока и температуры. Из-за сложности обработки и визуального представления данный массив экспериментальных данных был разбит на два трехмерных массива. Аппроксимация полученных данных выполнялась методом сглаживания локально оцененной диаграммы рассеивания. Выполненная аппроксимация с использованием метода локальной полиномиальной регрессии показала, что момент перехода от парогазовой к паровой кавитации не зависит от геометрических размеров препятствия. Также в результате обработки экспериментальных данных была получена зависимость, соответствующая процессу перехода к паровой кавитации. Предложено эмпирическое уравнение, описывающее такой переход. Таким образом, метод сглаживания локально оцененной диаграммы рассеивания (локальной полиномиальной регрессии) наглядно показал взаимосвязь между обрабатываемыми данными. Предложенное эмпирическое уравнение позволяет определить критическую длину каверны, соответствующую переходу от парогазовой кавитации к паровой, и может быть использовано при проектировании и эксплуатации теплоэнергетического оборудования. The aim of the study is to de ne the correlations describing the ow parameters during super-cavitating ow past an obstacle, often found in various elements of thermal power systems and units, as well as to offer a simple and reliable method for analysing experimental datasets for the ows in such systems. Full-scale modelling of cavitation processes was carried out using a circulating hydrodynamic set-up. The process of super-cavitation ow past cones with base diameters of15.45 and 21.75 mm and opening angles of 154° and 127°, respectively, in a working section having a diameter of 30 mm, was investigated. The obtained experimental data comprises a four-dimensional array that describes the dependence of the cavity length arising behind the obstacle and the pressure inside the cavity on the ow rate and temperature. Due to the complexity of processing and visual representation, this array was divided into two three-dimensional arrays. The approximation of the obtained data was carried out by locally estimated scatterplot smoothing (LOESS). The results demonstrated that the transition from vapour-gas to vapour cavitation is independent of the geometric dimensions of the obstacle. In addition, the dependence corresponding to the transition process to vapour cavitation was obtained by processing the experimental data. An empirical equation describing such a transition is proposed. Therefore, the method of smoothing a locally estimated scatter plot (local polynomial regression) illustrates the correlation between the processed data. The proposed empirical equation allows the critical length of the cavity to be determined that corresponds to the transition from vapour-gas to vapour cavitation and can be used for the design and operation of thermal power equipment.
Журнал: iPolytech Journal
Выпуск журнала: Т.27, №3
Номера страниц: 518-526
ISSN журнала: 27824004
Место издания: Иркутск
Издатель: Иркутский национальный исследовательский технический университет