EVALUATING THE TRANSPORT SYSTEM EFFICIENCY OF PUMPING ELECTRICALLY CONDUCTIVE LIQUID BASED ON THE RESULTS OF MATHEMATICAL MODELING

N. B. Chernetskaya-Beletskaya; A. S. Rogovyi; M. V. Miroshnykova

doi:10.32836/2521-6643-2021-1-61.1

N. B. Chernetskaya-Beletskaya доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри логістичного управління та безпеки руху на транспорті Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля https://orcid.org/0000-0002-7782-4003
A. S. Rogovyi доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри “Гідравлічні машини” імені академіка Г. Ф. Проскури Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” https://orcid.org/0000-0002-6057-4845
M. V. Miroshnykova старший викладач кафедри логістичного управління та безпеки руху на транспорті Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля https://orcid.org/0000-0002-8370-6724

DOI: https://doi.org/10.32836/2521-6643-2021-1-61.1

Ключові слова: електропровідна рідина; коліно трубопроводу; коефіцієнт місцевого опору; чисельний розрахунок; математичне моделювання; магнітна гідродинаміка.

Анотація

У багатьох галузях промисловості нині існує потреба в перекачуванні електропровідних рідин. Актуальним завданням стає визначення залежностей втрат тиску місцевих опорів під час течії електромагнітних рідин від електромагнітних та гідродинамічних параметрів. На основі чисельного моделювання течії електропровідної рідини в коліні трубопроводу за допомогою розвʼязання рівнянь Нав’є – Стокса, осереднених за Рейнольдсом, визначено залежності втрат тиску на повороті в коліні. Магнітне поле має значний вплив на епюру швидкості до повороту та після нього в коліні внаслідок того, що вектор магнітної індукції або на першій, або на другій ділянці перпендикулярний трубі. За порівняно малих значень чисел Рейнольдса вплив магнітного поля дуже великий, що збільшує коефіцієнт місцевого опору більше ніж у 15 разів порівняно з коефіцієнтом без дії магнітного поля.

Посилання

Frank M. Visual analysis of two-dimensional magnetohydrodynamics. Phys.Fluids, 2001. vol.13, pp. 2287-2295.

Gedik E., Kurt H., Recebli Z. CFD simulation of magnetohydrodynamic flow of a liquid-metal galinstan fluid in circular pipes. Fluid Dynamics and Materials Processing, 2013. 9(1), pp. 23-33.

Sabu A.S., Mathew A., Neethu T.S., George K.A. Statistical analysis of MHD convective ferro-nanofluid flow through an inclined channel with hall cur-rent, heat source and soret effect. Thermal Science and Engineering Progress, 2021. 22, pp. 100816.

Nijhawan P., Singla M.K., Gupta J. A Proposed Hybrid Model for Elec-tric Power Generation: A Case Study of Rajasthan, India. IETE Journal of Research, 2021. pp. 1-11.

Attia H.A., Ahmed M.E. Circular pipe MHD flow of a dusty Bingham fluid. Journal of Applied Science and Engineering, 2005. 8(4), pp. 257-265.

Syomin D.A., Rogovyi A.S. Vlijanie tipa i razmera raschetnyh setok na tochnost' rascheta techenij v vihre-kamernyh nagnetateljah. Vіsnik Nacіonal'nogo tehnіch-nogo unіversitetu «HPІ». Zbіrnik naukovih prac'. Serіja: Gіdravlіchnі mashini ta gіdroagregati. Harkіv: NTU «HPІ». 2016. № 41 (1213). S. 70-77.

Syomin D.A., Rogovyi A.S., Levashov A.N., Levashov Ja.N. Verifikacija raschetov techenij v vihrekamernyh ustrojstvah. Vіsnik NTUU "KPІ". Ser. Mashinobuduvannja, 2016. № 2 (77). S. 71-78.

Hartmann J., Lazarus F. Hg-dynamics II. Theory of laminar flow of elec-trically conductive Liquids in a Homogeneous Magnetic Field, 1937. 15(7).

Alfvén H. Magnetohydrodynamics and the thermonuclear prob-lem. Proceedings of the Second Nations International Conference, 1598. Vol. 31.

Davidson P.A. Magnetohydrodynamics in materials processing. Annual Review of Fluid Mechanics, 1999. 31(1), pp. 273-300.

Takeuchi J., Satake S.I., Morley N.B., Kunugi T., Yokomine T., Abdou M.A. Experimental study of MHD effects on turbulent flow of Flibe simulant flu-id in circular pipe. Fusion Engineering and Design, 2008. 83(7-9), pp. 1082-1086.

Zhang X., Pan C., Xu Z. Experimental investigations on liquid metal MHD turbulent flows through a circular pipe with a conductive wall. Fusion Engineering and Design, 2017. 125, pp. 647-652.

Csizmadia P, Till S, Hos C. An experimental study on the jet breakup of Bingham plastic slurries in air. Exp Therm Fluid Sci, 2019.102, pp. 271-278.

Liu M, Duan YF. Resistance properties of coalewater slurry flowing through local piping fittings. Exp Therm Fluid Sci, 2009. 33(5), pp.828-837.

Rogovyi A., Korohodskyi V., Medvediev Ye. Influence of Bingham fluid viscosity on energy performances of a vortex chamber pump. Energy. 2021. Vol. 218. pp. 119432.

Meng Z., Zhang S., Jia J., Chen Z., Ni M. A K‐Epsilon RANS turbu-lence model for incompressible MHD flow at high Hartmann number in fusion liquid metal blankets. International Journal of Energy Research, 2018. Vol. 42(1), pp. 314-320.

Rogovyi A.S. Verification of fluid flow calculation in vortex chamber superchargers. Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. Харьков, 2016. Вып. 39. С. 39-46.

Tavangar S, Hashemabadi SH, Saberimoghadam A. CFD simulation for secondary breakup of coalewater slurry drops using OpenFOAM. Fuel Process Technol 2015.132. pp.153e63.

Chernetskaya-Beletskaya N., Rogovyi A., Baranov I., Krut A., Mirosh-nikova M., Bragin N. Increasing the efficiency of highly concentrated coal-water fuel based on the simulation of non-Newtonian fluid flow. In MATEC Web of Conferences 2019. Vol. 294, pp. 01009.

Syomin D.O., Rogovyi A.S. Vykhorokamerni nahnitachi: monohrafiya. Kharkiv. FOP Mezina V.V. 2017. 204 s.

Rogovyi A. S. Rozrobka teoriyi ta metodiv rozrakhunku vykhorokamernykh nahnitachiv : dys. ... d-ra tekhn. nauk : spets. 05.05.17 / Kharkivs'kyy nats. avtomobil'no-dorozhniy un-t. Kharkiv, 2017. 364 s.

Chernetskaya-Beletskaya N., Rogovyi A., Baranov I., Miroshnikova M. Matematychna model' prostorovoyi tryvymirnoyi techiyi vodovuhil'noho palyva. Visnyk SNU im. V.Dalya. Syevyerodonets'k: Vyd-vo Skhidnoukr. nats. un-tu im. V.Dalya. 2018. #1 (242). S. 159-164.

Widlund O. Implementation of MHD model equations in CFX 4.3. 2000.

Lojcjanskij L.G. Mehanika zhidkosti i gaza: Ucheb. dlja vuzov. 7-e izd., ispr. M.: Drofa 2003. 840 s.

Garbaruk A.V., Strelets M. Kh, Shur M.L. Modelirovanie turbulentnos-ti v raschotah slozhnyh techenij, Text-book, Publishing house of Polytechnic Uni-versity, St.-Petersburg, 2012 (in Russian), 88 pp.

Matyushenko A. A., Stabnikov A. S., Garbaruk A. V. Criteria of com-putational grid generation for turbulence models taking into account laminar-turbulent transition. In Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1400, No. 7. pp. 077047.

Ansys C.F.X. Solver Theory Guide. Release 2019 R3. Canonsburg: ANSYS. 2019.

Zhang H., Li J., Wang Z., Xu Y., Lai Y. The numerical modeling of melt flow and mhd instabilities in an aluminum reduction cell. JOM, 2010. 62(11), pp. 26-31.

Syomin D.O., Pavlyuchenko V.O., Maltsev Ya.I., Voytse-khovskyi S.V., Rogovyi A.S., Dmytriyenko L.V., Maltseva M.O. Vykhrovi vykonavchi prystroyi: V 2-kh chastynakh: Monohrafiya. Lugansk: vyd-vo SNU im. V.Dalya, 2009. Ch.1 Odnoridni robochi seredovyshcha. 256 s.

Rogovyi A., Khovanskyi S., Hrechka I., Gaydamaka A. Studies of the Swirling Submerged Flow Through a Confuser. In Design, Simulation, Manufac-turing: The Innovation Exchange, 2020. pp. 85-94.

Rogovyi A.S. Vykorystannya metodiv chyslovoho vyri-shennya zadach inzhenernoho analizu: navchal'nyy posibnyk. Kharkiv: KhNADU, 2019. 112 s.

ОЦІНЮВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ТРАНСПОРТНОЇ СИСТЕМИ З ПЕРЕКАЧУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРОВІДНОЇ РІДИНИ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Анотація

Посилання