Տուրբուլենտության հասկացումը տատանումների վերլուծության մեջ
Տատանումների վերլուծության մեջ տուրբուլենտություն բնութագրում է հեղուկի՝ հեղուկի կամ գազի՝ մեքենայով (օրինակ՝ պոմպով, օդափոխիչով կամ տուրբինով) անկանոն, պատահական և անկայուն հոսքը։ Այս անկանոն հոսքը ստեղծում է ճնշման տատանումներ, որոնք գործում են որպես գրգռիչ ուժ՝ առաջացնելով պատահական, հաճախ ցածր հաճախականությամբ տատանում մեքենայի կառուցվածքում։ Ի տարբերություն անհավասարակշռություն կամ առանցքների շեղվածություն, տուրբուլենտությունից առաջացած տատանումները չեն դրսևորվում մեկ սուր հաճախականության վրա։ Փոխարենը դրանք հայտնվում են որպես ոչ սինխրոն էներգիայի լայն «բլթակ» FFT սպեկտր — և այդ բնորոշ նշանի ճանաչումը ճիշտ ախտորոշման բանալին է։
1. Սահմանում. Ի՞նչ է տուրբուլենտությունը
Տուրբուլենտությունը հիմնականում հոսքային երևույթ է, ոչ թե մեխանիկական թերություն։ Երբ հեղուկը հարթ է շարժվում իր նախատեսված ուղղությամբ, այն թիակների, լեզվակների և իրանների վրա գործադրած ճնշումը կայուն է։ Երբ այդ հոսքը քանդվում է փոթորիկների և պտտվող հոսանքների, ճնշումը դառնում է արագ փոփոխվող, վիճակագրորեն պատահական բեռ։ Մեքենայի կառուցվածքը պատասխանում է այս պատահական գրգռմանը՝ ճիշտ այնպես, ինչպես ցանկացած այլ գրգռման՝ տատանվելով, բայց քանի որ ուժն ինքնին չունի ֆիքսված պարբերություն, ապա արդյունքում առաջացած տատանումները նույնպես չունեն ֆիքսված հաճախականություն։ Սա տուրբուլենտությունը տեղադրում է հոսքից առաջացած գրգռման ավելի լայն ընտանիքում՝ կողք կողքի հիդրավլիկ ուժեր պոմպերում և օդադինամիկ ուժերի օդափոխիչներում և փչող մեքենաներում, և այն սերտորեն կապված է հոսքի շրջանառություն պատկերացման հետ որպես տատանումների աղբյուր։
2. Տուրբուլենտության տատանումների բնութագրեր
- Հաճախություն հաճախ ամենաուժեղ է ցածր, ենթասինխրոն հաճախականությունների վրա, բայց սահմանափակված չէ մեկ նեղ շրջանակով՝ ազդեցության տիրույթը կախված է մեքենայից, հոսքի ուղուց և կոնկրետ երևույթից։ Օրինակ՝ թիակների/լեզվակների անցման փոխազդեցությունը և կավիտացիան ավելացնում են հոսքին առնչվող էներգիա զգալիորեն ավելի բարձր հաճախականություններում, ուստի հաստատեք պատկերը՝ համեմատելով գործընթացի պայմանների և BEP-ի նկատմամբ աշխատանքային կետի հետ։
- Լայնոցային բնույթ. այն չի ստեղծում սուր, առանձին գագաթ։ Փոխարենը այն բարձրացնում է աղմուկի հատակը սպեկտրի ցածր հաճախականությունների տիրույթում, հաճախ նկարագրվում է որպես «պատահական բլթակ» կամ «խոտի կույտ»։
- Պատահական և ոչ պարբերական. տատանումները կայուն չեն՝ ամպլիտուդը և փուլ հաստատուն և պատահական կերպով տատանվում են։ ժամանակի ալիքաձև այն հայտնվում է որպես քաոսային, ոչ կրկնվող ազդանշան՝ առանց մաքուր կրկնվող նախշի։
- Ուղղություն՝ տատանումները սովորաբար շառավղային են և կարող են առկա լինել ինչպես հորիզոնական, այնպես էլ ուղղահայաց ուղղություններում։
Քանի որ էներգիան տարածված է շրջանակի վրա, այլ ոչ թե կենտրոնացված գծի վրա, ընդհանուր տատանումների մակարդակը կարող է զգալիորեն բարձրանալ, նույնիսկ եթե ոչ մի առանձին սպեկտրալ գագաթ սպառնալիք չի ներկայացնում՝ արժեք, որը արժե հիշել՝ անցնելով ընդհանուր ընթացիկ ընթերցումներով։
3. Տուրբուլենտության տարածված պատճառներ
Տուրբուլենտությունը հիդրավլիկական կամ օդադինամիկական խնդիր է, որը առաջանում է հեղուկի հարթ, նախագծված հոսքի խախտումների պատճառով։ Հաճախ հանդիպող պատճառներն են.
- Աշխատելը լավագույն արդյունավետության կետից (BEP) հեռու. պոմպերը և օդափոխիչները նախագծված են աշխատելու ամենաարդյունավետ և հարթ իրենց կատարողականության կորի կոնկրետ կետում։ BEP հոսքի արագությունից զգալիորեն վեր կամ ներքև աշխատելը ստիպում է հեղուկին անարդյունավետ շարժվել՝ առաջացնելով տուրբուլենտություն, և շատ ցածր հոսքի դեպքում դա կարող է անցնել վերաշրջանառություն, ներքին հետհոսք, որն ինքնին ճանաչված է որպես ցածր հաճախականության էներգիայի աղբյուր։
- Հոսքի ուղու խոչընդոտներ. ցանկացած բան, որը խոչընդոտում կամ խաթարում է հեղուկի ուղին, կարող է առաջացնել տուրբուլենտություն, ներառյալ վատ նախագծված խողովակաշարեր (օրինակ՝ պոմպի ծծման մուտքից անմիջապես առաջ սուր շրջադարձ), մասամբ փակ փականներ, խցանված մաքրիչներ կամ օտար մարմիններ։
- Օդի ներգրավում կամ կավիտացիա. հեղուկում օդի փուչիկներ (ներգրավում), կամ գոլորշու փուչիկների ձևավորում և փլուզում (կավիտացիա), ստեղծում են խիստ տուրբուլենտ և իմպուլսային պայմաններ, որոնք առաջացնում են զգալի պատահական տատանումներ։
- Վատ նախագծված խոռոչ կամ մուտք. պոմպերում վատ նախագծված խոռոչը կարող է ստեղծել փոթորիկներ, որոնք օդ և տուրբուլենտություն ուղղակիորեն ծծում են ծծման մեջ։
4. Ախտորոշում և տարբերակում
Տուրբուլենտությունը ախտորոշելու բանալին դրա պատահական, լայնոցային բնույթն է, հաճախ ամենաուժեղը ցածր հաճախականությունների վրա։ Փորձառու վերլուծաբանը հաճախ կարող է այն նկատել «անկայուն» և բաբախում-ին նմանվող տատանումների զգացողությունից մեքենայի վրա։ Կարևոր է, սակայն, տարբերակել տուրբուլենտությունը այլ ցածր հաճախականության խնդիրներից, որոնք կարող են մակերեսային նմանություն ունենալ.
- Մեխանիկական թուլություն: թուլությունը նույնպես ստեղծում է լայնոցային աղմուկ, բայց այն սովորաբար նշանավորվում է բարձրացած աղմուկի հատակով ամբողջական սպեկտրի վրա՝ միասին աշխատանքային արագության առանձին հարմոնիկներով՝ հարմոնիկներ, որոնք բացակայում են մաքուր տուրբուլենտության մեջ։
- Oil whirl (նավթային պտույտ): սա առանձին սուբսինխրոն գագաթ է մոտավորապես 0.4–0.48×, ոչ թե պատահական էներգիայի լայն բլթակ։
- Շփում: շփումը կարող է առաջացնել հաճախականությունների լայն տիրույթ, բայց այն սովորաբար ներառում է շատ բարձր հաճախականության հարմոնիկներ և ենթահարմոնիկներ, և ժամանակի ալիքաձևը կարող է ցույց տալ կտրված կամ ճնշված գագաթներ։
Հաճախականության վրա հիմնված թերությունների աղյուսակ, ինչպիսին է Տատանումների աղբյուրի ճանաչող կարող է օգնել հաստատել, թե այս բնորոշ նշաններից որն եք դուք դիտարկում, և երբ կասկածվում է կավիտացիան, Պոմպի կավիտացիայի հաճախության գնահատական ավելի է նեղացնում այն։
5. Տուրբուլենտության ուղղում
Քանի որ տուրբուլենտությունը գործընթացին առնչվող խնդիր է, ոչ թե մեխանիկական թերություն, բուժումը սովորաբար կայանում է գործարկման կամ համակարգի նախագծման խնդրի ուղղման մեջ՝ ոչ թե ռոտորի վրա աշխատելու մեջ։ Տիպիկ միջոցները ներառում են պոմպի կամ օդափոխիչի աշխատանքային կետի ճշգրտումը դեպի BEP, խցանված փականների բացում, մաքրիչների մաքրում կամ խողովակաշարի փոփոխություն՝ մուտքի մոտ հոսքի խանգարումը հեռացնելու համար։ Տատանումների գործիքի ախտորոշիչ դերը այստեղ հաստատելն է, որ լայնոցային էներգիան իսկապես առաջանում է հոսքից, ոչ թե պտտվող բաղադրիչի թերությունից։ Balanset-1A դարձնում է այդ տարբերակումը պարզ դաշտում՝ գրանցելով սպեկտրը և ժամանակի ալիքաձևը յուրաքանչյուր առանցքակալում, այն թույլ է տալիս հաստատել, որ գերիշխող սինխրոն գագաթ չկա և մնացորդային անհավասարակշռություն չի գրգռում տատանումները՝ ուղղորդելով հետազոտությունը դեպի գործընթացը, ոչ թե մեքենան, և կանխելով սովորական սխալը՝ փորձելով հավասարակշռել այն խնդիրը, որը հավասարակշռումը չի կարող ուղղել։
