Наведено результати експериментального дослідження усередненої течії в тупіковій частині циліндричної камери з тангенціальним підводом до неї затопленого повітряного струменя. Виявлено, що така течія містить "укладені" одна в одну великомасштабні вихрові структури. Запропоновано емпіричні співвідношення, що описують геометрію головного периферійного спіралеподібного потоку та розподіл у характерних його зонах осьових проекцій усередненої швидкості.

Викладено можливість визначення типу гемодинаміки для уточненої діагностики стану організму з урахуванням реальних електричних і гідродинамічних параметрів крові згідно з кількістю еритроцитів з використанням абстрактної інформаційної моделі в автоматизованих обчислюваннях. Запропоноване моделювання дозволяє суттєво зменшити рутинну розрахункову роботу лікаря та встановити тип гемодинаміки за даними аналізу крові. Крім того, метод дає можливість визначення нових, раніше невідомих властивостей, умов експериментальної перевірки та кількісної оцінки гемодинаміки.

Розв'язано задачу з виявлення когерентних вихрових структур Гьортлера у пристінній області вихрової камери. Визначено масштаби вихрових структур та їх зв'язок з характеристиками потоку та масштабами внесених збурень. Досліджено природні закономірності формування повздовжніх вихрових систем під дією масових сил, які виникають над обтічною поверхню вихрової камери з повздовжньою кривиною. Показано специфічні особливості виникнення вихорів Гьортлера та їх розвитку вниз за потоком над обтічною поверхнею.

Приведены результаты экспериментальных исследований структуры течения в вихревой камере. С помощью различных методов визуализации получены фотографии и фильмы течения в ней. На основании анализа картин визуализации и полученных результатов количественных измерений обнаружены специфические когерентные вихревые структуры. Построен макет взаимодействия когерентных вихревых структур в вихревой камере.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.315

Рубрики:

Методи і апаратура для візуалізації і діагностики струмів

Шифр НБУВ: Ж16492 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены новые результаты экспериментальных исследований обтекания трехмерных углублений, выполненных в виде сферических сегментов различного диаметра и глубины. Эксперименты проведены в замкнутой гидродинамической трубе с помощью специальных приспособлений. Разработана методика, заключающаяся в предварительной визуализации структуры потока и дальнейшем измерении лазерным анемометром в обнаруженных характерных местах зафиксированных вихревых структур. Результаты визуализации зафиксированы с помощью фотоаппаратов и видеокамеры. Обнаружены новые вихревые структуры в трехмерных углублениях и закономерности их развития в зависимости от скорости обтекания и геометрических параметров лунок.

Представлены результаты экспериментальных исследований воздействия поперечно обтекаемого полуцилиндрического углубления на пластине на осредненные и пульсационные составляющие продольной скорости вдоль пластины и над углублением. Исследования выполнены для ламинарного и турбулентного режимов обтекания. Показано, что полуцилиндрическое углубление на плоской поверхности, обтекаемое поперечным потоком, вызывает изменение в структуре пограничного слоя, создавая зоны ускорения и торможения потока над пластиной. При увеличении скорости обтекания значения пульсационных составляющих продольной скорости увеличиваются в пристеночной и логарифмической областях пограничного слоя, а осредненные продольные скорости уменьшаются как над углублением, так и вблизи него по всей толщине пограничного слоя.

Приведены результаты экспериментальных исследований пневмометрическим методом воздействия турбулентной затопленной струей, которая эжектируется через торцевое сопло, на структуру течения в тупиковой части цилиндрической вихревой камеры. Визуализационные картины и профили выявили особенности взаимодействия торцевой струи с энергонесущим вихревым образованием, определяющим общую структуру течения в тупиковой и проточной частях вихревой камеры.

Наведено експериментальні дослідження з вивчення характеристик примежового шару над плоскою пластиною з напівциліндричною канавкою, яка обтікається поперечним потоком. Встановлено, що формування вихрового руху усередині заглиблення суттєво впливає на профілі поздовжньої швидкості у примежовому шарі, на товщину витіснення, товщину втрати імпульсу та формпараметр. Обрана методика дослідження робить достатньо інформативними дані, що одержані використанням однониткового датчика термоанемометра. Виявлений характер змін інтегральних характеристик примежового шару перед заглибленням, над ним та за ним відображає вплив дисипативних та інерційних ефектів на структуру течії як уверх проти потоку, так і за ним, дозволяє визначити зони розташування когерентних вихрових структур в порожнині канавки, оцінити умови та, частково, природу їх виникнення.

Дан анализ распределения осевых и трансверсальных составляющих осредненной скорости и интенсивности пульсаций скорости в проточном участке вихревой камеры при управляющих воздействиях на энергонесущие вихревые образования в тупиковой зоне методом термоанемометрии. Установлено влияние соотношения расходов рабочей среды через управляющее сопло и на выходе из камеры на величину степени неравномерности интенсивности пульсаций скорости в выходном сечении.

З метою пошуку енергетично малозатратної системи керування процесами змішування робочих середовищ у вихрових камерах (ВК) енергетичних та технологічних машин і апаратів досліджено складну структуру зсувної течії в одному з найбільш енергоємних вихрових утворень (центральний квазітвердотільний вихор - ЦКТВ) у тупиковій зоні ВК за умов керувальних дій на нього затопленим коаксіальним торцевим струменем. В основу вивчення геометричних і режимних характеристик цих дій покладено принцип взаємної сприйнятливості вихрових структур на макрорівні. Реалізація розроблених методик візуалізації та інструментальних вимірювань газових потоків, а також аналіз розподілу ізотах осьової компоненти течії у тупиковій порожнині ВК, надали можливість запропонувати просту й ефективну ежекторну схему взаємодії ЦКТВ з керувальним струменем. У результаті теоретичного узагальнення експериментальних даних дослідження запропоновано інтегральний параметр ефективності процесів переносу в робочих середовищах ВК - коефіцієнт використання кінетичної енергії ЦКТВ. Вирішено практично важливу задачу наближеної оптимізації процесу змішування у ВК раціональним вибором співвідношення витрат керувальних струменів і вихідного потоку з камери.

Наведено результати експериментальних досліджень спектральної густини потужності поперечних і поздовжніх пульсацій швидкості в пристінному струмені вихрової камери. Показано різний внесок частотних компонент спектральних густин у загальну енергію поля пульсацій швидкості за зміни кутів тангенційності струменя, азимутальних кутів від вхідного сопла та відстаней до поверхні вихрової камери, що обтікається. Ядро закрученого струменя більш насичене дрібномасштабними високочастотними вихорами, у порівнянні з пристінною областю струменя, де переважають великомасштабні вихрові системи. Зі збільшенням азимутального кута струменя має місце укрупнення поздовжніх масштабів вихорів у пристінній області струменя, а їх внесок у загальну пульсаційну енергію зростає.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.330.710.56

Рубрики:

Обтікання тіл. Потік. Середовище газ. Швидкість дозвукова < Аеро- і газодинаміка >

Шифр НБУВ: Ж16099 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены новые результаты экспериментальных исследований обтекания полусферического и овального сегментных углублений одинаковой глубины и близкого по размеру продольного диаметра, имеющих закругленные края. Эксперименты проведены в замкнутой гидродинамической трубе при помощи специальных приспособлений. На различных расстояниях в окрестности и над лунками измерены профили продольной осредненной и пульсационной скорости при помощи лазерного анемометра. Обнаружены новые физические особенности вихревых структур в овальной лунке по сравнению с круглой лункой. Классифицированы характерные режимы течения вихревых структур в овальной лунке в зависимости от чисел Рейнольдса. Осредненные профили скорости построены в трех видах координат. Выделены три характерных признака формы профиля скорости при обтекании овальной лунки.

Наведено результати експериментальних досліджень особливостей формування вихрових структур усередині напівсферичної лунки на гідравлічно гладкій плоскій поверхні та поля швидкості, яке вони генерують. Експерименти проводились в аеродинамічній трубі та гідродинамічному лотоку за допомогою візуалізації течії і вимірювання швидкості дротяними й плівковими термоанемометрами. Візуалізація димом, контрастними барвниками та водорозчинними покриттями показала, що усередині лунки генеруються квазістійка великомасштабна вихрова структура та дрібномасштабні вихори, які викидаються назовні з лунки. Ці вихрові структури зароджуються із циркуляційної течії усередині лунки та зсувного шару, який утворюється під час відриву примежового шару з передньої стінки лунки. Вихрова течія усередині лунки обумовлює появу дискретних піків у частотних й хвильових спектрах швидкості на частотах низькочастотних коливань вихрової течії, на частотах обертання та викиду великомасштабної вихрової структури і на частотах автоколивань вихрових структур зсувного шару.

Запропоновано результати експериментального дослідження нестандартного методу керування процесами переносу маси та імпульсу в робочих середовищах вихрових камер, який полягає у внесенні до вхідного потоку вихрових збурень від крилоподібного елемента, що знаходиться у режимі флатера. Вивчено реакцію найбільш енергонасиченої когерентної вихрової структури на керувальні дії шляхом порівняння статистичних характеристик течії, амплітудно-частотних спектрів середньо квадратичного відхилення актуальної швидкості, а також просторово-частотного розподілу енергії пульсаційного руху за умов наявності та відсутності зовнішніх вихрових збурень. Виявлено можливість керування структурою течії на мікрорівні, зокрема досягненням "зворотного розпаду вихорів".

Дослідження тонкої структури обмеженої течії та можливостей керування нею у вихрових камерах як елементах енергетичних та технологічних машин і апаратів для оптимальної організації їх робочих процесів. Мета роботи - пошук більш досконалих методів керування енергоємними когерентними вихровими структурами (ЕКВС), які значною мірою впливають на процеси переносу маси, імпульсу та енергії в закручених потоках і, таким чином, визначають ефективність роботи устаткування. З використанням візуалізації та термоанемометричних вимірювань кінематичних характеристик пристінної течії у дослідній вихровій камері визначено просторово-частотні області ЕКВС, придатні для коректного статистичного аналізу ефекту спрямованій дії на неї штучними збурювальними вихровими утвореннями. Вони генеруються прямокутною канавкою або трьома напівсферичними лунками певних розмірів, що вмонтовані безпосередньо у впускне сопло камери при витримуванні необхідних умов концепції взаємної сприйнятливості вихрових структур. Числова обробка виміряних сигналів здійснена на основі алгоритму швидкого перетворення Фур'є. Енергетично незначні керувальні дії на вхідний потік викликають істотне збільшення спектральної щільності потужності пульсацій швидкості на найбільш енергоємних частотах - приблизно у 2 - 11,5 разу залежно від виду вихорогенератора та частотного діапазону, включаючи "перекачування" енергетичної щільності до найбільш великомасштабних вихрових складових ЕКВС. Це виявляє в ній всі ознаки типової відкритої нелінійної динамічної системи: наявність режимів із загостренням, у яких підживлення енергією від керувальних вихорів та її синфазне сприйняття вихровими утвореннями гьортлер-людвігівської природи відбуваються не по всьому спектру мод, а селективно, лише для певних гармонік. Висновки: експериментально доведено можливість ефективного і малозатратного керування структурою закручених течій на макро- та мікрорівнях, що відкриває перспективу розробки новітніх засобів інтенсифікації процесів переносу транспортабельних субстанцій у циліндрах двигунів внутрішнього згоряння, у вихрових пальниках, камерах згоряння, камерах ракетних двигунів, топкових пристроїв, плазмотронів, змішувачів, хімічних реакторів, ядерних енергоустановок тощо.

Рассмотрены особенности формирования поля завихренности внутри и вблизи поперечно обтекаемой полуцилиндрической траншеи на гидравлически гладкой плоской поверхности. Представлены результаты экспериментальных исследований осредненных и пульсационных составляющих поперечной завихренности, полученные для различных режимов течения в аэродинамической трубе. Исследования проводились с применением проволочного термоанемометра. Обнаружено, что наибольшие уровни осредненной завихренности наблюдаются вблизи обтекаемых поверхностей и в угловых областях траншеи - там, где происходит отрыв пограничного слоя и взаимодействие вихревых структур слоя смешения с кормовой стенкой траншеи. Максимальные пульсации завихренности наблюдаются в области взаимодействия вихревых структур слоя смешения с квазиустойчивым крупномасштабным вихрем и особенно вблизи кормовой стенки.

Проблематика. Підвищення ефективності робочих процесів енергетичних і технологічних машин та апаратів вихрового типу. Мета дослідження - статистичний аналіз експериментальної перевірки нових методів керування енергоємними когерентними вихровими структурами, вплив яких на процеси переносу маси, імпульсу та енергії в закручених потоках суттєво визначає ефективність роботи устаткування. Дані спектральних оцінок запропонованих у частині 1 методів керувального впливу штучних вихрових збурень на енергоємне когерентне утворення піддані більш детальній числовій обробці на базі цифрових технологій. Аналіз розподілів усереднених величин актуальної швидкості складної закрученої течії, а також ступеня інтенсивності пульсаційного руху в характерній області найбільш енергоємної когерентної вихрової структури свідчить про її певну стійкість і квазістаціонарність руху. На цій підставі вздовж досліджуваної області проведено оцінку енергетичного балансу пульсаційного руху відповідно до окремо визначених характерних частотних діапазонів. Показано особливості дій різних типів вихорогенераторів з точки зору "жорсткості" керування процесами переносу. Дисперсійний аналіз підтвердив дані спектральної обробки інформації, наведені в частині 1, щодо виявленого явища "зворотного розпаду вихорів", найбільш типового для роботи двовимірного вихорогенератора (ВГ N 1). Розроблені методи, як і можливі їх модифікації, відкривають перспективу ефективного малозатратного керування на мікрорівні гідромеханічними, тепловими та хімічними процесами в циліндрах двигунів внутрішнього згоряння, у вихрових пальниках, камерах згоряння ракетних двигунів, топкових пристроїв, плазмотронів, у змішувачах, хімічних реакторах, ядерних енергоустановках тощо.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.33

Рубрики:

Аеро- і газодинаміка

Шифр НБУВ: Ж29126/маш. Пошук видання у каталогах НБУВ