Memahami Turbulence Aliran
Definisi: Apakah itu Pergolakan Aliran?
Pergolakan aliran adalah huru-hara, pergerakan bendalir tidak teratur yang dicirikan oleh turun naik halaju rawak, pusaran berpusar, dan pusaran dalam pam, kipas, pemampat dan sistem paip. Tidak seperti aliran lamina licin di mana zarah bendalir bergerak dalam laluan selari yang teratur, aliran gelora mempamerkan gerakan tiga dimensi rawak dengan halaju dan tekanan yang berubah-ubah secara berterusan. Dalam jentera berputar, pergolakan mewujudkan daya tidak stabil pada pendesak dan bilah, menghasilkan jalur lebar getaran, bunyi bising, kehilangan tenaga dan menyumbang kepada keletihan komponen.
Walaupun beberapa pergolakan tidak dapat dielakkan dan malah diingini dalam banyak aplikasi (aliran pergolakan menyediakan pencampuran dan pemindahan haba yang lebih baik), pergolakan yang berlebihan daripada keadaan salur masuk yang lemah, operasi luar reka bentuk atau pemisahan aliran menimbulkan masalah getaran, mengurangkan kecekapan dan mempercepatkan haus mekanikal dalam pam dan kipas.
Ciri-ciri Aliran Bergelora
Peralihan Rejim Aliran
Peralihan aliran dari laminar kepada gelora berdasarkan nombor Reynolds:
- Nombor Reynolds (Re): Re = (ρ × V × D) / µ
- Di mana ρ = ketumpatan, V = halaju, D = dimensi ciri, µ = kelikatan
- Aliran Laminar: Re < 2300 (licin, teratur)
- Peralihan: Re 2300-4000
- Aliran Bergelora: Re > 4000 (kecoh, tidak teratur)
- Jentera Perindustrian: Hampir selalu beroperasi dalam rejim bergolak
Ciri-ciri Pergolakan
- Turun Turun Halaju Rawak: Halaju segera berbeza-beza secara huru-hara di sekitar min
- Eddies dan Vortices: Struktur berpusar pelbagai saiz
- Lata Tenaga: Pusaran besar terpecah menjadi pusaran yang semakin kecil
- Pencampuran: Percampuran pantas momentum, haba dan jisim
- Pelesapan Tenaga: Geseran gelora menukar tenaga kinetik kepada haba
Punca Pergolakan dalam Jentera
Gangguan Masuk
- Reka bentuk salur masuk yang lemah: Selekoh tajam, halangan, panjang lurus tidak mencukupi
- Pusaran: Pra-putaran bendalir memasuki pendesak/kipas
- Halaju Tidak Seragam: Profil halaju diherotkan daripada ideal
- Kesan: Meningkatkan keamatan pergolakan, getaran tinggi, mengurangkan prestasi
Pemisahan Aliran
- Kecerunan Tekanan Buruk: Aliran terpisah dari permukaan
- Operasi Luar Reka Bentuk: Sudut aliran yang salah menyebabkan pemisahan pada bilah
- gerai: Pemisahan meluas pada bahagian sedutan bilah
- Keputusan: Keamatan gelora yang sangat tinggi, daya huru-hara
Kawasan Bangun
- Gelora bangun di hilir bilah, topang atau halangan
- Keamatan turbulensi yang tinggi semasa bangun
- Komponen hiliran mengalami daya tidak stabil
- Interaksi bilah-bangun penting dalam mesin berbilang peringkat
Kawasan Halaju Tinggi
- Keamatan gelora biasanya meningkat dengan halaju
- Kawasan hujung pendesak, muncung nyahcas kawasan bergelora tinggi
- Mencipta daya tinggi setempat dan haus
Kesan pada Jentera
Penjanaan Getaran
- Getaran Jalur Lebar: Pergolakan mencipta daya rawak merentasi julat frekuensi yang luas
- Spektrum: Lantai hingar tinggi dan bukannya puncak diskret
- Amplitud: Bertambah dengan keamatan gelora
- Julat Kekerapan: Biasanya 10-500 Hz untuk getaran yang disebabkan oleh pergolakan
Penjanaan Bunyi
- Turbulensi adalah sumber utama bunyi aerodinamik
- Bunyi "whooshing" atau "rushing" jalur lebar
- Tahap hingar berkadar dengan halaju^6 (sangat sensitif kepada halaju)
- Boleh menjadi sumber hingar dominan dalam kipas berkelajuan tinggi
Kerugian Kecekapan
- Geseran bergelora menghilangkan tenaga
- Mengurangkan kenaikan tekanan dan penghantaran aliran
- Kehilangan pergolakan biasa: 2-10% kuasa input
- Meningkat dengan operasi luar reka bentuk
Component Fatigue
- Daya turun naik rawak mencipta tekanan kitaran
- Berbasikal tekanan frekuensi tinggi
- Menyumbang kepada bilah dan struktur keletihan
- Terutamanya berkenaan pada halaju tinggi
Hakisan dan Haus
- Pergolakan meningkatkan hakisan dalam perkhidmatan yang melelas
- Zarah terampai oleh permukaan hentaman pergolakan
- Haus dipercepatkan di kawasan pergolakan tinggi
Pengesanan dan Diagnosis
Penunjuk Spektrum Getaran
- Jalur Lebar Ditingkatkan: Lantai hingar tinggi merentas spektrum
- Kekurangan Puncak Diskret: Tidak seperti kerosakan mekanikal dengan frekuensi tertentu
- Bergantung Aliran: Tahap jalur lebar berbeza dengan kadar aliran
- Minimum pada BEP: Pergolakan terendah pada titik reka bentuk
Analisis Akustik
- Pengukuran aras tekanan bunyi
- Peningkatan hingar jalur lebar menunjukkan pergolakan
- Spektrum akustik serupa dengan spektrum getaran
- Mikrofon berarah boleh mencari sumber pergolakan
Visualisasi Aliran
- Computational Fluid Dynamics (CFD) semasa reka bentuk
- Penstrim aliran atau visualisasi asap dalam ujian
- Pengukuran tekanan menunjukkan turun naik
- Velocimetry Imej Zarah (PIV) dalam penyelidikan
Strategi Mitigasi
Penambahbaikan Reka Bentuk Masuk
- Sediakan panjang paip lurus yang mencukupi di hulu (minimum 5-10 diameter)
- Hilangkan selekoh tajam dengan segera sebelum masuk
- Gunakan pelurus aliran atau baling pemusing
- Loceng mulut atau salur masuk diperkemas mengurangkan penjanaan gelora
Pengoptimuman Titik Operasi
- Beroperasi berhampiran titik kecekapan terbaik (BEP)
- Sudut aliran sepadan dengan sudut bilah, meminimumkan pemisahan
- Penjanaan pergolakan minimum
- Kawalan kelajuan berubah-ubah untuk mengekalkan titik optimum
Pengubahsuaian Reka Bentuk
- Peralihan lancar dalam laluan aliran (tiada sudut tajam)
- Peresap untuk memperlahankan aliran secara beransur-ansur
- Penekan vorteks atau peranti anti-putaran
- Lapisan akustik untuk menyerap bunyi yang dihasilkan oleh pergolakan
Pergolakan lwn Fenomena Aliran Lain
Pergolakan lwn Peronggaan
- Pergolakan: Jalur lebar, berterusan, bergantung kepada aliran
- Peronggaan: Impulsif, kekerapan yang lebih tinggi, bergantung kepada NPSH
- kedua-duanya: Boleh wujud bersama, kedua-duanya mencipta getaran jalur lebar
Pergolakan lwn. Peredaran Semula
- Pergolakan: Rawak, jalur lebar, hadir pada semua aliran
- Edaran semula: Ketidakstabilan yang teratur, denyutan frekuensi rendah, hanya pada aliran rendah
- perhubungan: Zon edaran semula sangat bergelora
Pergolakan aliran ialah ciri yang wujud bagi aliran bendalir berkelajuan tinggi dalam jentera berputar. Walaupun tidak dapat dielakkan, keamatan dan kesannya boleh diminimumkan melalui reka bentuk salur masuk yang betul, operasi titik-dekat reka bentuk dan pengoptimuman aliran. Memahami pergolakan sebagai punca getaran dan hingar jalur lebar membolehkan perbezaan daripada kerosakan mekanikal frekuensi diskret dan membimbing tindakan pembetulan yang sesuai yang tertumpu pada keadaan aliran dan bukannya pembaikan mekanikal.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 