Расчет основных аэродинамических характеристик
Безразмерная площадь входа [17]
,(36)
Безразмерный средний радиус входа потока
,(37)
Безразмерный
радиус ядра потока в общем случае
является функцией 
,
,
,
и определяется по обобщенным эмпирическим
уравнениям [4]:
при 0,04 ≤
≤ 1,6
; (38)
при 
>
1,6
(39)
Относительная площадь выхода потока
, (40)
Соотношение площадей входа и выхода потока
. (41)
Безразмерный
радиус 
,
характеризующий положение максимума
вращательной скорости, определяется в
основном безразмерными величинами
площадей входа и выхода потока,
шероховатости боковой поверхности. Для
расчета 
можно воспользоваться следующими
соотношениями:
при 0,03 ≤
/
≤ 0,28
, (42)
при 0,28 ≤
/
≤ 5
. (43)
В формулах (42) и
(43)
.
Здесь 
- коэффициент, учитывающий влияние
относительной шероховатости 
и
определяемый по уравнению [2, 3]
.
Безразмерный радиус осесимметричного ядра потока
.
(45)
Коэффициент крутки
в ядре потока, связывающий значения
вращательной скорости на внешней и
внутренней границах квазипотенциальной
зоны течения потока, однозначно
определяется радиусом 
и может быть найден аналитически.
Зависимость 
=
(
),
как показывает анализ решения и обобщение
опытных данных ряда исследований [12],
хорошо описывается сравнительно простым
выражением
. (46)
Безразмерная
вращательная скорость на границе ядра
потока 
может быть определена через величину
= 
- безразмерного момента количества
движения. Последний, как показывает
обработка большого количества
экспериментальных данных [3],зависит
лишь от одной геометрической характеристики
- эффективной относительной площади
входа
. (47)
Как следует из
уравнения (47), 
представляет собой отношение суммарной
площади входа к условной площади
пристеночной зоны, радиальная протяженность
(ширина) которой ограничена радиусом
.
Последний зависит практически от всех
геометрических характеристик циклонной
камеры [14].
Результаты обобщения
опытных данных по 
(для области приближенной автомодельности)
аппроксимированы формулой [3, 17]
, (48)
где 
-
поправочный коэффициент, учитывающий
влияние относительной шероховатости
поверхности [2],
.(49)
При
> 1отношение 
следует принимать
равным единице. Вращательная скорость
на границе ядра потока
. (50)
Безразмерная максимальная вращательная составляющая скорости течения в ядре потока
. (51)
Для
приближенных расчетов распределения
при
1≤
≤
, учитывая
квазипотенциальный характер течения,
можно использовать
уравнение (46) при замене 
на
и
на
.
Тогда распределение
в
квазипотенциальной зоне (1<
<
)
может
быть аппроксимировано уравнением
.(52)
В зоне квазитвердого
вращения (0 ≤ 
≤ 1) распределение 
может быть описано формулой
. (53)
Подставляя
аппроксимационные зависимости (52) и
(53) в уравнение радиального равновесия
(2) и интегрируя его в пределах изменения
безразмерных радиусов от
до 
(
-
безразмерный радиус рабочего объема;
-
безразмерный радиус, соответствующий
нулевому значению избыточного статического
давления), получаем выражения для
определения безразмерного избыточного
статического давления на боковой
поверхности циклонной камеры.
При
, (54)
При
, (55)
В диапазоне
относительной длины 
= 1÷2 в соответствии с опытными данными
≈
0,6 
, где 
=
.
Соотношение статических давлений на
боковой поверхности циклонной камеры
и во входных каналах характеризует
относительное уменьшение запаса
потенциальной энергии на входе в камеру
и может быть рассчитано по формуле [3]
. (56)
Суммарный коэффициент сопротивления циклонной камеры определяется по общей зависимости (33).
Распределение
безразмерного статического давления
по радиусу циклонной камеры в соответствии
с уравнениями (2), (52) и (53) описывается
следующими соотношениями: для зоны
квазитвердого вращения
; (57)
для
зоны квазипотенциального вращения (
)
. (58)
После
выполнения всех необходимых расчетов
производят сравнение распределений 
и 
с опытными данными.
При сопоставлении рекомендуется выбирать следующие масштабы:
для
:
в 1 см - 0,2;
для
:
в 1 см - 0,2;
для
:
в 1 см - 2,0.