Браженко В. М. Очищення робочих рідин повнопотоковим гідродинамічним фільтром з обертовим перфорованим циліндром та бункером для осаду

В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача - підвищення ефективності очищення робочих рідин від механічних частинок повнопотоковим гідродинамічним фільтром, а саме ротаційним, в якому запропоновано використовувати у якості фільтроелемента обертовий дискретно перфорований циліндр та бункер для осаду для збору відсепарованих частинок. На основі чисельного моделювання, яке базується на усереднених по Рейнольдсу рівняннях Нав'є-Стокса (RANS) зі застосування моделі переносу зсувних напруг (SST k-w модель) Ментера, проведено дослідження течії несучої рідини біля обертової фільтруючої поверхні та області бункера для осаду ротаційного фільтра. Доказано нерівномірність протікання рідини у радіальному напрямку крізь дискретно перфорований циліндр. Крізь отвори розташовані біля вхідного перетину в робочу область проходить більше рідини ніж через отвори, які максимально віддалені від даного перетину, що негативно впливає на реалізацію гідродинамічного ефекту очищення. Досліджено еволюцію течії рідини біля отворів уздовж поверхні дискретно перфорованого циліндра в залежності від зміни параметрів Ref, Rer та показано, що зі збільшенням Ref, що характеризує обертовий рух рідини, збільшується перекриття отворів набігаючим потоком. У тривимірній постановці досліджено траєкторії руху завислих частинок біля проникної поверхні фільтроелемента, доведено здійснення гідродинамічного ефекту очищення для дискретно перфорованого циліндра в якості фільтроелемента при різних режимах течії та відмічено наявність "буферної зони", яка виключає контакт частинок домішки з поверхнею проникного циліндра. На основі вісесиметричної постановки виявлено позитивний вплив обертання торцевої стінки фільтроелемента на гідродинаміку течії, що проявляється в стримуванні поширення вихрових зон з області бункера в робочу область фільтра, та утримання частинок у бункері. Отримано залежності ефективності очищення фільтра від відносного діаметру і густини частинок домішки та густини рідини при заданій конструкції фільтра. Визначено найвищу ефективність утримання частинок домішки в бункері циліндричної та конічної розбіжної конструкції. Проведено експериментальні дослідження, що підтвердили ефективність, яка складає 95%, запропонованого пристрою очищення від частинок розміром 100-200 мкм рідини АМГ-10, та адекватність отриманих теоретичних результатів реальним фізичним процесам. Розбіжність між розрахунковими й отриманими в результаті експерименту значеннями порівнюваних параметрів склала не більше 9%.