Studying coupled processes of hydroelasticity and durability of a centrifugal injector for preparing high viscosity fuels | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2015. № 2(34).

Studying coupled processes of hydroelasticity and durability of a centrifugal injector for preparing high viscosity fuels

The paper presents a solution of the coupled problem of deformation and durability of the reaction chamber of a centrifugal injector utilizing a highly dispersed mixture of fuel oil and gaseous oxidizer. A technique for solving problems of deformable solid mechanics and computational fluid dynamics is proposed. A physical-mathematical model determining the implementing strain-stress state of the device, fluid flow under the dynamic problem of hydroelasticity, and parameters of the fatigue life in a pulsating loading history is developed. On the basis of numerical results, the hydrodynamic effect of the fluid flow on deformation of design elements is estimated. Fluid dynamic parameters such as contours of pressure and velocity are evaluated. Zone of minimal safety factor of the device are obtained. Numerical results obtained for the coupled problem by use of a unified computational model are compared with the solution of a similar problem in a simplified formulation using the elasticity theory where the load is specified as pressure uniformly distributed on inner surfaces of elements. The difference between the results is 10% in equivalent stresses, 19 % in total deformation, and 35 % in the safety factor. Using the system approach to modeling coupled processes in injectors reduces designing costs due to a more precise forecast of the strain-stress state and durability of the developed devices. The proposed rechnique for solving coupled problems can be used in developing new devices working under conditions of vibration and cyclic loads in energy, oil-refining industry, and related branches of machinery.

Download file
Counter downloads: 366

Keywords

сопряженная задача, ресурс, усталостная долговечность, коэффициент запаса, центробежная форсунка, диспергирование, котельное топливо, мазут, coupled problem, durability, fatigue life, safety factor, centrifugal injector, dispersion, black fuel oil

Authors

NameOrganizationE-mail
Zambalov Sergey DorzhievichTomsk State Universityzambalovsd@gmail.com
Skripnyak Vladimir AlbertovichTomsk State Universityskrp@ftf.tsu.ru
Всего: 2

References

Парфирьева Е.Н., Пантелеева Ю.В. Перспективы развития мирового нефтегазохимического комплекса // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 12. С. 177-181.
Воликов А.И. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности. Л.: Ленхиммаш, 1989. 159 с.
Зверева Э.Р., Ганина Л.В. Повышение технико-экономических и экологических показателей мазутных хозяйств // Энергетика Татарстана. 2007. № 2. С. 62-66.
Забродин А.Г., Алибеков С.Я., Маряшев А.В., Сальманов Р.С., Филимонов С.С. Анализ физико-механических свойств мазута и устройство для его эффективной подготовки и сжигания // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 5. С. 226-230.
Архипов В.А., Бондарчук С.С., Евсевлеев М.Я. и др. Экспериментальное исследование диспергирования жидкости эжекционными форсунками // Инженерно-физический журнал. 2013. Т. 86. № 6. С. 1229-1236.
Коровина Н.В., Кудряшова О.Б., Антонникова А.А., Ворожцов Б.И. Распыление жидкости при импульсном воздействии // Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 9/3. С. 169-172.
Ковеня В.М. Некоторые тенденции развития математического моделирования // Вычислительные технологии. 2002. Т. 7. № 2. С. 59-73.
Данилов А. М., Гарькина И. А. Математическое моделирование сложных систем: состояние, перспективы, пример реализации // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 2. С. 333-337.
Русаков С.В., Шуваев Н.В. Численное моделирование аэроупругого взаимодействия компрессорной лопатки с дозвуковым потоком воздуха в трёхмерной постановке // Вычислительная механика сплошных сред. 2013. Т. 6. № 3. С. 300-308.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов. 7-е изд., испр. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
Мэйз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. М.: Мир, 1974. 310 с.
Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977. 232 с.
Трощенко В.Т., Сосновский Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1987. 1238 с.
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1967. 552 с.
Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. 563 с.
Прошковец Й., Вайтишек Я. Расчет долговечности элементов машин, нагружаемых переменными колебательными силами // Проблемы прочности. 1980. № 8. С. 21-28.
ANSYS Workbench Verification Manual. SAS IP Inc., 2013. 236 p.
 Studying coupled processes of hydroelasticity and durability of a centrifugal injector for preparing high viscosity fuels | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2015. № 2(34).

Studying coupled processes of hydroelasticity and durability of a centrifugal injector for preparing high viscosity fuels | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2015. № 2(34).

Download full-text version
Counter downloads: 893