Evaluation of the Efficiency of Coherent Vortex Structures Control in the Mixing Chamber by Means of Wing Eddy-Generators
| Autor: | Turick, V. N., Kochin, V. O., Kochina, M. V. |
|---|---|
| Jazyk: | ukrajinština |
| Rok vydání: | 2018 |
| Předmět: |
взаємна сприйнятливість
керування когерентные вихревые структуры камера змішування управление камера смешения крыльевой вихрегенератор взаимная восприимчивость 532.527 [533.6.08] mixing chamber coherent vortex structures mutual susceptibility vortex cords wing eddy-generator вихревые шнуры control вихрові шнури когерентні вихрові структури криловий вихорогенератор |
| Zdroj: | Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2018, № 4(120) |
| DOI: | 10.20535/1810-0546.2018.4.133918 |
| Popis: | Проблематика. Малозатратне керування енергоємними когерентними вихровими структурами (ЕКВС), а отже, процесами переносу маси, імпульсу та енергії у вихрових камерах змішування (ВК) для підвищення ефективності робочих процесів вихрових технологічних і енергетичних апаратів. Мета дослідження. На основі принципу взаємної сприйнятливості вихрових структур дослідити реакцію ЕКВС у тупиковій частині камери і на виході з неї на спрямовані керувальні дії кінцевих вихрових шнурів, які створюють крилові вихорогенератори у вхідному соплі ВК. Надати кількісну оцінку “тонкому” впливу на ЕКВС, які визначають характеристики змішування потоків у ВК. Методика реалізації. Поєднання експериментального дослідження формування керувальних вихорів та експериментальних характеристик ЕКВС з теоретичним аналізом аеродинамічної моделі крилового вихорогенератора. Результати дослідження. Виявлено явища перерозподілу енергії середнього руху газу на користь енергії пульсацій у тупиковій зоні камери, а також “перекачування” енергії пульсацій від дрібних вихорів до більш крупних на виході з камери змішування. Попри відносно невеликі прояви позитивного ефекту впливу керувальних дій на ЕКВС в об’ємі тупикової частини камери засвідчено підвищення енергії пульсацій швидкості потоку в характерній зоні вихідного перерізу ВК до 72 %. Висновки. Експериментально доведено можливість ефективного керування ЕКВС, які визначають процеси масо- і теплопереносу у вихрових камерах змішування. Керування здійснюється системою неперервних упорядкованих вихрових шнурів, що генеруються нерухомими крилами кінцевого розмаху, вмонтованими у вхідному соплі камери. Background. Low-expended control of energy-carrying coherent vortex structures (ECVS), and, consequently, of mass, momentum and energy transfer in vortex mixing chambers (VC) to increase the working processes efficiency of vortical technological and power devices. Objective. The aim of the paper is to investigate the reaction of ECVS in the dead-end part of the chamber and its exit on the directed control actions of the tip vortex cords, created by wing eddy-generators in the inlet nozzle of VC, based on mutual susceptibility principle of vortex structures. To give a quantitative assessment of the “subtle” effect on the ECVS, which determine the characteristics of mixing flows in the VC. Methods. Combination of the experimental study of controlling vortices formation and the ECVS experimental characteristics with the theoretical analysis of the aerodynamic model of the wing eddy-generator. Results. The phenomenon of average gas motion energy redistribution for the advantage of pulsation energy in the dead-end zone of the chamber, as well as pulsation energy “pumping” from small vortices to larger ones at the mixing chamber outlet were discovered. In spite of relatively small manifestations of the positive influence of controlling actions on the ECVS in the volume of the chamber dead-end part, an increase of the flow velocity pulsation energy in the characteristic zone of the VC outlet section was up to 72 %. Conclusions. The possibility of the effective control of ECVS, which determine the processes of mass and heat transfer in vortex mixing chambers, is experimentally proved. Control is carried out by a system of continuous ordered vortex cords, which are generated by fixed wings of finite span, mounted in the chamber input nozzle. Проблематика. Малозатратное управление енергонесущими когерентными вихревыми структурами (ЭКВС), а следовательно, и процессами переноса массы, импульса и энергии в вихревых камерах смешения (ВК) для повышения эффективности рабочих процессов вихревых технологических и энергетических аппаратов. Цель исследования. На основе принципа взаимной восприимчивости вихревых структур исследовать реакцию ЭКВС в тупиковой части камеры и на выходе из нее на направленные управляющие воздействия концевых вихревых шнуров, которые создают крыльевые вихрегенераторы во входном сопле ВК. Дать количественную оценку “тонкому” влиянию на ЭКВС, которые определяют характеристики перемешивания потоков в ВК. Методика реализации. Сочетание экспериментального исследования формирования управляющих вихрей и экспериментальных характеристик ЭКВС с теоретическим анализом аэродинамической модели крыльевого вихрегенератора. Результати исследования. Обнаружены явления перераспределения энергии среднего движения газа в пользу энергии пульсаций в тупиковой зоне камеры, а также “перекачивания” энергии пульсаций от малых вихрей к более крупным на выходе из камеры смешения. Несмотря на относительно небольшие проявления положительного эффекта влияния управляющих воздействий на ЭКВС в объеме тупиковой части камеры, обнаружено повышение энергии пульсаций скорости потока в характерной зоне выходного сечения ВК до 72 %. Выводы. Экспериментально доказана возможность эффективного управления ЭКВС, которые определяют процессы массо- и теплопереноса в вихревых камерах смешения. Управление осуществляется системой непрерывных упорядоченных вихревых шнуров, которые генерируются неподвижными крыльями конечного размаха, вмонтированными во входном сопле камеры. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|