ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИХРОВОГО ТА СТРУМИННОГО КЕРУВАННЯ СТРУКТУРОЮ ТЕЧІЇ В ОБМЕЖЕНИХ ЗАКРУЧЕНИХ ПОТОКАХ

Autor: Turick, Volodymyr M.
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Наукові вісті КПІ; № 5-6 (2019); 54-70
KPI Science News; № 5-6 (2019); 54-70
Научные вести КПИ; № 5-6 (2019); 54-70
ISSN: 2617-5509
Popis: Background. Low-cost control by energy-carrying coherent vortex structures (CVS), determining transfer processes of mass, momentum and energy in vortex mixing chambers (VC) to increase working processes efficiency in vortex technological and power apparatuses.Objective. The purpose of the paper is to investigate the response of the CVS at the outlet of the VC on directional control actions according to two methods of influence on the CVS based on mutual susceptibility principle of vortex structures: 1 – by means of the end vortex cords from the wing eddy-generator in the inlet nozzle of the VC; 2 – with the help of turbulent jets with different orientation relative to the CVS in the deadlock part of the VC from the side of its end. The aim is to compare the results of the implementation of such control actions by analyzing the profiles of the average velocity and the relative intensity of flow velocity fluctuations at the outlet of the VC.Methods. Experimental study of the formation and interaction of control vortices and CVS in the chamber cavity in combination with the rated estimates.Results. An increase of the relative intensity of flow velocity fluctuations in the outlet zone of the VC by individual components is shown: from 22% to 63% in the first (vortex) method of control of the CVS and from 6% to 38% in the second (jet) control method. Thus, the effectiveness of applying the principle of mutual susceptibility of control and driving vortex structures in limited swirling flows, which is the basis of the control methods realization, is proved.Conclusions. The possibility of efficient and low-cost control by energy-carrying CVS, which determines mass and heat transfer processes in vortex mixing chambers, is experimentally proved. Operability, features and advantages of vortex and jet control methods are shown.
Проблематика. Малозатратное управление энергонесущими когерентными вихревыми структурами (КВС), которые определяют процессы переноса массы, импульса и энергии в вихревых камерах (ВК) энергетических и технологических аппаратов для повышения эффективности их рабочих процессов.Цель исследования. На основе принципа взаимной восприимчивости вихревых структур исследовать реакцию КВС на выходе из ВК на направленные управляющие действия согласно двум методам воздействия на КВС: 1 – концевыми вихревыми шнурами от крыльевого вихрегенератора во входном сопле ВК; 2 – с помощью турбулентных струй, подведенных с разной ориентацией относительно КВС в тупиковой части ВК со стороны ее торца. Поставлена задача сравнения результатов применения таких управляющих воздействий путем анализа профилей усредненной скорости и относительной интенсивности пульсаций скорости на выходе из ВК.Методика реализации. Экспериментальное исследование формирования и взаимодействия управляющих вихрей и КВС в полости камеры в сочетании с расчетными оценками.Результаты исследования. Засвидетельствовано повышение относительной интенсивности пульсаций скорости потока в выходной зоне ВК по отдельным компонентам: от 22 до 63 % при первом (вихревом) методе управления КВС и от 6 до 38 % при втором (струйном) методе управления. Таким образом, доказана эффективность применения принципа взаимной восприимчивости управляющих и управляемых вихревых структур в ограниченных закрученных потоках, положенного в основу реализации методов управления.Выводы. Экспериментально доказана возможность эффективного и малозатратного управления энергоемкими КВС, а следовательно, процессами массо- и теплопереноса в вихревых камерах смешивания. Показаны работоспособность, особенности и преимущества вихревого и струйного методов управления.
Проблематика. Малозатратне керування енергоємними когерентними вихровими структурами (КВС), що визначають процеси переносу маси, імпульсу та енергії у вихрових камерах (ВК) енергетичних і технологічних апаратів для підвищення ефективності їх робочих процесів.Мета дослідження. Дослідити реакцію КВС на виході з ВК на спрямовані керувальні дії згідно з принципом взаємної сприйнятливості вихрових структур за двома методами впливу на КВС: 1 – кінцевими вихровими шнурами від крилового вихорогенератора у вхідному соплі ВК; 2 – за допомогою турбулентних струменів, підведених із різною орієнтацією відносно КВС у тупиковій частині ВК з боку її торця. Ставиться задача порівняння результатів застосування таких керувальних впливів через аналіз профілів усередненої швидкості та відносної інтенсивності пульсацій швидкості на виході з ВК.Методика реалізації. Експериментальне дослідження формування та взаємодії керувальних вихорів і КВС у порожнині камери в поєднанні з розрахунковими оцінками.Результати дослідження. Засвідчено підвищення відносної інтенсивності пульсацій швидкості потоку у вихідній зоні ВК за окремими компонентами: від 22 до 63 % при першому (вихровому) методі керування КВС та від 6 до 38 % при другому (струминному) методі керування. Таким чином, доведено ефективність застосування принципу взаємної сприйнятливості керувальних і керованих вихрових структур в обмежених закручених потоках, покладеного в основу реалізації методів керування.Висновки. Експериментально доведено можливість ефективного та малозатратного керування енергоємними КВС, а отже, процесами масо- і теплопереносу у ВК змішування. Показано працездатність, особливості та переваги вихрового та струминного методів керування.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: