Представлена простая математическая модель течения жидкости в распространенном типе скребкового теплообменника, в котором зазоры между лопатками и стенками устройства узкие, поэтому справедливо описание течения с точки зрения теории смазки. В частности, анализируется стационарное изотермическое течение ньютоновской жидкости вокруг периодического массива поворотных скребковых лопастей в канале с одной неподвижной и одной подвижной стенкой при наличии приложенного градиента давления в направлении, перпендикулярном движению стенки. Поток является трехмерным, но естественным образом распадается на двумерный «поперечный» поток, вызываемый движением границы, и «продольный» поток, вызываемый давлением. Выведены первые детали структуры поперечного течения и, в частности, рассчитаны равновесные положения лопастей. Показано, что желаемый контакт лопастей с движущейся стенкой будет достигнут при условии, что лопасти повернуты достаточно близко к своим концам. Когда желаемый контакт достигается, модель предсказывает, что силы и крутящие моменты на лопастях сингулярны, поэтому модель обобщается и включает три дополнительных физических эффекта, а именно неньютоновское степенное поведение, скольжение на жестких границах и кавитацию. в областях очень низкого давления, каждая из которых, как показано, разрешает эти особенности. Наконец, обсуждается природа продольного течения.
Время публикации: 22 июня 2021 г.