Керування структурою течії усередині напівциліндричного заглиблення
DOI:
https://doi.org/10.20535/2305-9001.2016.78.85329Ключові слова:
когерентні вихрові структури, напівциліндричне заглиблення, примежовий шар, термоанемометр, порошкова візуалізація, керування структурою течіїАнотація
З метою пошуку способів керування когерентними вихровими структурами в примежових шарах в аеродинамічній трубі відкритого типу проведено експериментальне дослідження течії усередині заглиблення на плоскій обтічній поверхні з використанням термоанемометра та порошкового методу візуалізації. Дослідження виконано при обтіканні поперечного напівциліндричного заглиблення (з відношенням діаметра до довжини 0.23) при відсутності та наявності керувальних дій від встановлення різноманітних козирків на передній за потоком та кормовій кромках заглиблення. Досліди проведено при значенні числа Рейнольдса по довжині пластини (від її початку до центра заглиблення) 1.23×105. Показано, що в залежності від розташування козирків можна суттєво впливати на вихровий рух усередині заглиблення. При виборі певних конфігурацій козирків досягаються граничні випадки: або повна консервація порошку усередині заглиблення, або, за необхідністю, повне вимивання порошку із заглиблення. Таким чином, виявлено механізми керування структурою течії в заглибленні, що відкриває перспективу управління процесами тепломасопереносу на обтічних поверхнях технічних пристроїв.
Посилання
Yermishin, A.V. and Isayev, S.A. (ed.) (2001), Upravlyenije obtyekanijem tel s vikhryevymi yacheiykami v prilozhenii k lyetatyelnym apparatam integralnoiy komponovki [Flow control of bodies with vortex cells in application to aircrafts of integral assembly], Moscow–St. Petersburg, Russia.
Gortyshov, Yu.F., Popov, I.A., Olimpijev, V.V. and dr. (2009), Teplogidravlichyeskaja effektivnost pyerspyektivnych sposobov intensifikatsii teplootdachi v kanalakh teploobmyennogo oborudovanija [Thermohydraulic efficiency of perspective methods of heat transfer intensification in heat exchangers channels], Tsentr innovatsionnych technology, Kazan, Russia.
Khalatov, A.A. (2005), Heat transfer and fluid mechanics over surface indentations (dimples), National Academy of Sciences of Ukraine, Institute of Engineering Thermophysics, Kiev, Ukraine.
Ashcroft, G. and Zhang, X. (2005), “Vortical structures over rectangular cavities at low speed”, Phys. Fluids., vol. 17, no 1, pp. 5104-1–5104-8.
Isayev, S.A., Leont’jev, A.I. and Kornev, N.V. (2008), “Chislennoje modelirovanije smyerchyevogo teploobmyena pri obyekanii povyerkhnosteiy s lunkami”, VI Minskiiy Mezhd. Forum po Teploobmenu [VI Minsk International Forum on Heat Tranfer], MMF 2008, Minsk, Byelorussia, 2008, pp. 1–9.
Kiknadze, G.I, Gachyechiladze, I.A. and Alyeksyeyev V.A. (2005), Samoorganizatsija smyerchyeobraznykh struiy v potokakh vyazkikh sploshnykh sryed I intensifikatsija tyeploobmyena, soprovozhdayushchaya eto yavlyeniye [Self-organization of tornado-imaginable jets in viscous continuous media and intensification of heat and mass exchange escorting this phenomenon], Moscow, Russia.
Leont’jev, A.I., Olimpiyev, V.V., Dilyevskaja, Ye.V. and Isayev, S.A. (2002), “Sushchyestvo mekhanizma intensifikatsii teploobmena na poverkhnosti so sfyerichyeskimi lunkami”, Izv. RAN. Energyetika [Proceedings of Russian Academy of Science. Power Engineering], no 2, pp. 117–135.
Jacquin, L., Forestier, N. and Geffroy, P. (2001), “Small scale production in the coherent structures of a shear flow over an open cavity” Turbulence and Shear Flow Phenomena, in E. Lindborg, A. Johansson and dr. (ed.), vol. 1., Stockholm, Sweden, pp. 413–418.
Lin, J.C. and Rockwell, D. (2001), “Organized oscillations of initially turbulent flow past a cavity”, AIAA J., vol. 39, no 6, pp. 1139–1151.
Ligrani, P.M., Burgess, N.K. and Won, S.Y. (2004), “Nusselt numbers and flow structure on and above a shallow dimpled surface within a channel including effects of inlet turbulence intensity level”, ASME Paper GT2004-54231, no 5423, pp. 1–23.
Voskobijnik, V.A. (2013), “Spatially-frequency characteristics of coherent structures, velocity and pressure fields in dimple generators of vortices”, Synopsis of thesis of technical science doctor on mechanics of fluid, gas and plasma, National Academy of Sciences of Ukraine, Institute of hydromechanics, Kyiv, Ukraine.
Ahuja, K.K. and Mendoza, J. (1995), “Effects of cavity dimensions, boundary layer and temperature on cavity noise with emphasis on benchmark data to validate computational aeroacoustic codes”, NASA Contractor Report, no 4653, pp. 1–284.
Bres, G.A. and Colonius, T. (2008), “Three-dimensional instabilities in compressible flow over open cavities”, J. Fluid Mech., vol. 599, pp. 309–339.
Faure, T.M., Adrianos, P., Lusseyran, F. and Pastur, L. (2007), “Visualizations of the flow inside an open cavity at medium range Reynolds numbers”, Exp. Fluids, vol. 42, pp.169–184.
Bres, G.A. and Colonius, T. (2007), “Direct numerical simulations of three-dimensional cavity flows”, AIAA Pap., № 3405, pp. 1–16.
de Vicente, J., Basley, J., Meseguer-Garrido, F., Soria, J. and Theofilis, V. (2014), “Three-dimensional instabilities over a rectangular open cavity: from linear stability analysis to experimentation”, J. Fluid Mech., vol. 748, pp. 189–220.
Larcheveque, L., Sagaut, P. and Labbe, O. (2007), “Large-eddy simulation of a subsonic cavity flow including asymmetric three-dimensional effects”, J. Fluid Mech., vol. 577, pp. 105–126.
Rockwell, D. and Knisely, C. (1979), “The organized nature of flow impingement upon a corner”, J. Fluid Mech., vol. 93, pp. 413–434.
Isayev, S.A., Kudinov, P.I., Kudryavtsev, N.A. and Pyshnyij, I.A. (2003), “Chislyennyi analiz strujino-vikhrevoyi kartiny tyechyenija v pryamougolnoyi transheye”, IFZh [Engineering Physical Journal], vol. 76, no 2, pp. 24–30.
Isayev, S.A., Leont’jev, A.I., Kiknadze, G.I and dr. (2005), “Sravnityel’nyi analiz vikhryevogo tyeploobmyena pri turbulyentnom obtyekanii sfyerichyeskoyi lunki I dvumyernoyi transheji na ploskoyi stenkye”, IFZh [Engineering Physical Journal], vol. 78, no 4, pp. 117–128.
Isayev, S.A., Leont’jev, A.I., Baranov, P.A. and dr. (2001), “Chislyennyi analiz vlyijaniya vyazkosti na vikhryevuyu dinamiku pri laminarnom otryvnom obtyekanii lunki na ploskosti s uchetom yeje asimmetrii”, IFZh [Engineering Physical Journal], vol. 74, no 2, pp. 62–678.
Turick, V.N., Babenko, V.V., Voskobojinick, V.A. and Voskobojinick, A.V. (2011), “Vikhryevoye dvizheniye v polutsilindricheskoyi kanavkye na plastinye”, Promyslova gidravlika i pnevmatika [Industrial Hydraulics and Pneumatics], vol. 33, no 3, pp. 23–27.
Voskobojinick, A.V. (2005), “Coherent structures forming in swirling flows and indentations”, Synopsis of thesis of technical science PhD on mechanics of fluid, gas and plasma, National Academy of Sciences of Ukraine, Institute of hydromechanics, Kyiv, Ukraine.
Turick, V.N., Voskobijinick, V.A. and Voskobijinick, A.V. (2012), “Vplyv napivtsilindrychnoji kanavky na integral’ni kharakteristiki prymezhovogo sharu nad plastynoyu”, Bulletin of NTUU “KPI”, Journal of Mechanical Engineering, no 64, pp. 47–55.
Voskobijinick, A.V. and Voskobijinick, V.A. (2007), “Kinematyka vykhrovogo rukhu na obtichniyi poverkhni z napivtsilindrychnoju kanavkoju”, Acoustic Bulletin, vol. 10, no 3, pp. 30–41. 26. Voskobojinick, A.V. and Voskobojinick, V.A. (2007), “Polye skorostyei v pogranichnom sloye nad plastinoyi s polutsilindricheskoyi kanavkoyi”, Bulletin of Donetsk University, Ser. A: Natural Sciences, no 1, pp. 127–135.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
