RU2453737C1 - Groove-type generator of vortex flow - Google Patents
Groove-type generator of vortex flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453737C1 RU2453737C1 RU2011100702/06A RU2011100702A RU2453737C1 RU 2453737 C1 RU2453737 C1 RU 2453737C1 RU 2011100702/06 A RU2011100702/06 A RU 2011100702/06A RU 2011100702 A RU2011100702 A RU 2011100702A RU 2453737 C1 RU2453737 C1 RU 2453737C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nacelle
- diffuser
- section
- guide grooves
- confuser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к технической физике, более конкретно к устройствам для создания вихревого потока из поступательного потока текучей среды, и может быть использовано в системах кондиционирования, тепловых трубах для улучшения их характеристик. Изобретение может быть также использовано на транспортных средствах: автомобилях, поездах, летательных аппаратах, кораблях, вихревых движителях, трубопроводах для улучшения их характеристик.The invention relates to technical physics, and more particularly to devices for creating a vortex flow from a translational fluid flow, and can be used in air conditioning systems, heat pipes to improve their characteristics. The invention can also be used on vehicles: cars, trains, aircraft, ships, vortex propellers, pipelines to improve their characteristics.
Уровень техникиState of the art
Известен концевой генератор вихря для аэродинамической несущей поверхности, содержащий пустотелую гондолу с высоким соотношением проходного сечения и миделя, снабженную входным устройством с диффузором, соплом и закручивающим устройством. Внутренняя поверхность диффузора выполнена с направляющими элементами, отклоняющими поток в тангенциальном направлении так, чтобы проходящий воздух через гондолу закручивался бы в направлении, противоположном направлению вращения концевого вихря (см. патент РФ 2148529 С1, 2000 г.).Known end vortex generator for an aerodynamic bearing surface, containing a hollow nacelle with a high ratio of flow section and midsection, equipped with an input device with a diffuser, nozzle and a twisting device. The inner surface of the diffuser is made with guiding elements deflecting the flow in the tangential direction so that the passing air through the nacelle swirls in the opposite direction of the rotation of the end vortex (see RF patent 2148529 C1, 2000).
При этом генератор вихря установлен на конце крыла.In this case, the vortex generator is installed at the end of the wing.
Известен генератор вихря, преимущественно для законцовки крыла летательного аппарата, включающий гондолу с входным устройством, содержащим конфузор, и вихревую камеру, содержащую диффузор и закручивающее устройство. При этом диффузор выполнен с внутренней поверхностью, образованной малым диффузором с углом расхождения, равным 1-5°, входным сечением сообщенным с конфузором, а выходным сечением связанным с выходным сечением диффузора торцевой, криволинейной в сечении поверхностью, обеспечивающей плавное расширение потока на выходе, а закручивающее устройство, например, в виде направляющих лопаток выполнено на поверхности малого диффузора (см. патент РФ №2389649, 2010 г.).Known vortex generator, mainly for wingtip of an aircraft, including a nacelle with an input device containing a confuser, and a vortex chamber containing a diffuser and a twisting device. In this case, the diffuser is made with an inner surface formed by a small diffuser with a divergence angle of 1-5 °, the input cross section communicated with the confuser, and the output cross section connected to the output cross section of the diffuser with an end surface curved in the cross section, providing a smooth expansion of the flow at the output, and a twisting device, for example, in the form of guide vanes is made on the surface of a small diffuser (see RF patent No. 2389649, 2010).
Недостатком известных решений является то, что направляющие лопатки, расположенные на поверхности диффузора, создают значительное сопротивление, что приводит к снижению эффективности генератора.A disadvantage of the known solutions is that the guide vanes located on the surface of the diffuser create significant resistance, which leads to a decrease in the efficiency of the generator.
Известен также генератор вихревого потока, выполненный в виде пустотелой гондолы, содержащей конфузор и диффузор, образующие горловину. При этом на внутренней поверхности цилиндрической горловины выполнено закручивающее устройство в виде расположенных по окружности на поверхности горловины канавок, направление которых составляет с осью горловины заданный угол, равный 5-30°. Выходное сечение диффузора сообщено с соплом (см. патент РФ №2389649, 2010 г.).Also known is a vortex flow generator made in the form of a hollow nacelle containing a confuser and a diffuser forming a neck. At the same time, a twisting device is made on the inner surface of the cylindrical neck in the form of grooves arranged around the circumference on the neck surface, the direction of which is a predetermined angle equal to 5-30 ° with the axis of the neck. The outlet cross section of the diffuser is communicated with a nozzle (see RF patent No. 2389649, 2010).
Недостатком такого генератора является то, что канавки, расположенные в горловине под углом к оси гондолы (т.е. под углом к потоку), где поток имеет максимальную скорость, создают также значительное сопротивление.The disadvantage of this generator is that the grooves located in the neck at an angle to the axis of the nacelle (i.e., at an angle to the flow), where the flow has a maximum speed, also create significant resistance.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей изобретения является разработка генератора вихревого потока (ГВП), работающего в поступательном потоке текучей среды, который обладал бы повышенной эффективностью, т.е. создавал бы значительный вихревой поток при минимальном собственном сопротивлении.The objective of the invention is to develop a vortex flow generator (GWP), operating in a translational fluid flow, which would have increased efficiency, i.e. would create a significant vortex flow with minimal inherent resistance.
Кроме того, ГВП должен быть прост по конструкции и быть надежным в работе.In addition, the GWP should be simple in design and reliable.
Поставленная задача достигается тем, что в генераторе вихревого потока, выполненном в виде гондолы с входным устройством, содержащим конфузор, диффузором, вихревой камерой, с закручивающим устройством и выходным устройством, при этом закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок, направляющие канавки выполнены на поверхности диффузора позади горловины.The problem is achieved in that in a vortex flow generator made in the form of a nacelle with an input device containing a confuser, a diffuser, a vortex chamber, with a swirl device and an output device, while the swirl device is made in the form of guide grooves, the guide grooves are made on the surface of the diffuser behind the neck.
Кроме того, каждая из направляющих канавок выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью, содержащей передний, срединный и выходной участки, при этом передний участок выполнен с увеличивающейся глубиной от начала до срединного участка, срединный участок выполнен с постоянной глубиной, а выходной участок выполнен с уменьшающейся глубиной к концу канавки и с образующими его поверхности, параллельными оси гондолы.In addition, each of the guide grooves is made with a surface radially in cross section containing the front, middle and output sections, while the front section is made with increasing depth from the beginning to the middle section, the middle section is made with a constant depth, and the output section is made with decreasing depth to the end of the groove and with its surface forming parallel to the axis of the nacelle.
Более того, канавчатый генератор вихревого потока может быть снабжен входными канавками, выполненными в области горловины и простирающимися вперед в конфузор, при этом входные канавки выполнены с радиусной в поперечном сечении поверхностью, линейные образующие которой параллельны оси гондолы, и сообщающимися с направляющими канавками криволинейными участками так, что образуют с ними единые каналы.Moreover, the grooved vortex flow generator can be equipped with inlet grooves made in the neck region and extending forward into the confuser, while the inlet grooves are made with a surface radially in cross section, the linear generatrices of which are parallel to the axis of the nacelle, and the curved sections communicating with the guide grooves that form single channels with them.
Такое выполнение ГВП повышает его эффективность.This implementation of GWP increases its effectiveness.
Перечень чертежейList of drawings
Изобретение поясняется чертежами на которых:The invention is illustrated by drawings in which:
- Фиг.1 показывает общий вид генератора, выполненного в соответствии с изобретением, с частичным продольным вырывом по его оси;- Figure 1 shows a General view of a generator made in accordance with the invention, with a partial longitudinal tear along its axis;
- Фиг.2 показывает сечение А-А фиг.1;- Figure 2 shows a section aa of figure 1;
- Фиг.3 показывает сечение А-А фиг.1 для альтернативного выполнения ГВП;- Figure 3 shows a section aa of figure 1 for an alternative implementation of GWP;
- Фиг.4 показывает общий вид улучшенного генератора, выполненного в соответствии с изобретением, с частичным продольным вырывом по его оси.- Figure 4 shows a General view of an improved generator made in accordance with the invention, with a partial longitudinal tear along its axis.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Генератор вихревого потока (см. Фиг.1) выполнен в виде пустотелой гондолы 1. Гондола выполнена с внутренним воздушным трактом, содержащим последовательно расположенные и сообщающиеся между собой входное устройство 2, выполненное в виде конфузора 3, диффузор 4, вихревую камеру 5 и выходное устройство 6. Гондола снабжена также закручивающим устройством.The vortex flow generator (see FIG. 1) is made in the form of a hollow nacelle 1. The nacelle is made with an internal air path containing an input device 2 arranged in series and connected to each other, made in the form of a confuser 3, a diffuser 4, a vortex chamber 5 and an output device 6. The gondola is also equipped with a twisting device.
Диффузор 4 выполнен с внутренней поверхностью, образованной малым диффузором с углом расхождения, равным 1-5°, входным сечением сообщенным с конфузором 3, а выходным сечением связанным с вихревой камерой 5 торцевой, криволинейной в сечении поверхностью 12, обеспечивающей плавное расширение потока на выходе.The diffuser 4 is made with an inner surface formed by a small diffuser with a divergence angle of 1-5 °, an inlet cross section communicated with the confuser 3, and an outlet cross section connected to the vortex chamber 5 by an end surface 12 curved in cross section, providing a smooth expansion of the flow at the outlet.
Вихревая камера 5 выполнена цилиндрической, переходящей в выходное устройство 6 и отдельно от диффузора. Главным назначением вихревой камеры является создание устойчивой структуры вихревого потока, что обеспечивается выбором необходимой ее длины. Гондола снабжена закручивающим устройством, назначением которого является превращение потока воздуха, проходящего через воздушный тракт, в вихревой поток. Закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок 7, равномерно расположенных по всей окружности поверхности диффузора 4 позади горловины 9. Направляющие канавки 7 выполнены так, что направление их оставляет с осью гондолы заданный угол 8 при виде на поверхность диффузора. Угол 8 может выбираться равным 5-30° в зависимости от требуемой закрутки потока.The vortex chamber 5 is made cylindrical, passing into the output device 6 and separately from the diffuser. The main purpose of the vortex chamber is to create a stable structure of the vortex flow, which is provided by the choice of its required length. The nacelle is equipped with a swirling device, the purpose of which is to convert a stream of air passing through the air path into a vortex stream. The twisting device is made in the form of
Каждая из направляющих канавок 7 выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью 9 (см. Фиг.2). Величина радиуса 11 и шаг канавок 10 выбираются из условия максимальной эффективности одной канавки при минимальном аэродинамическом (гидравлическом) сопротивлении гондолы. Однако крутка потока при этом будет минимальной. Для увеличения воздействия на поток количество канавок может быть увеличено. В предельном случае канавки на поверхности диффузора могут располагаться вплотную друг к другу. Поперечное сечение гондолы 13 с такими направляющими канавками 14 представлено на Фиг.3. При этом канавки образуют между собой перегородки 15 с острыми вершинами.Each of the
Каждая из направляющих канавок 7 может содержать передний 16, срединный 17 и выходной 18 участки. При этом передний участок 16 может быть выполнен с увеличивающейся глубиной от начала до срединного участка, срединный участок 17 может быть выполнен с постоянной глубиной, а выходной участок 18 может быть выполнен с уменьшающейся глубиной к концу канавки и с образующими его поверхности, параллельными оси гондолы.Each of the
Другой вариант осуществления канавчатого генератора вихревого потока представлен на Фиг.4.Another embodiment of the vortex vortex flow generator is shown in FIG. 4.
Генератор вихревого потока выполнен в виде пустотелой гондолы 19. Гондола выполнена с внутренним воздушным трактом, содержащим последовательно расположенные и сообщающиеся между собой входное устройство 20, выполненное в виде конфузора 21, диффузор 22, вихревую камеру 23 и выходное устройство 24. Гондола снабжена также закручивающим устройством.The vortex flow generator is made in the form of a
Диффузор 22 выполнен с внутренней поверхностью, образованной малым диффузором с углом расхождения, равным 1-5°, входным сечением сообщенным с конфузором 21, а выходным сечением связанным с вихревой камерой 23 торцевой, криволинейной в сечении поверхностью, обеспечивающей плавное расширение потока на выходе.The
Закручивающее устройство выполнено в виде направляющих канавок 25, равномерно расположенных по всей окружности поверхности диффузора 22 позади горловины. Направляющие канавки 25 выполнены так, что направление их оставляет с осью гондолы заданный угол 26 при виде на поверхность диффузора. Угол 26 может выбираться равным 5-30° в зависимости от требуемой закрутки потока.The twisting device is made in the form of
Каждая из направляющих канавок 25 выполнена с радиусной в поперечном сечении поверхностью. Величина радиуса и шаг канавок выбираются из условия максимальной эффективности одной канавки при минимальном аэродинамическом (гидравлическом) сопротивлении гондолы. Однако крутка потока при этом будет минимальной. Для увеличения воздействия на поток количество канавок может быть увеличено. В предельном случае канавки на поверхности диффузора могут располагаться вплотную друг к другу.Each of the
ГВП снабжен входными канавками 27, выполненными в области горловины и простирающимися вперед в конфузор 21. При этом входные канавки выполнены с радиусной в поперечном сечении поверхностью, линейные образующие которой параллельны оси гондолы, и сообщающимися с направляющими канавками 25 криволинейными участками 28 так, что образуют с ними единые каналы.The GWP is equipped with
Направляющие канавки в представленных ГВП выполнены под одинаковым углом к продольной оси воздушного (водяного) тракта (при виде на его поверхность) по всей окружности его поперечного сечения так, что обеспечивают отклонение воздушного потока у поверхности вихревой камеры в тангенциальном направлении, что приводит к закрутке потока, проходящего через гондолу, превращая его в вихревой. Направление наклона направляющих канавок выбирается в зависимости от требуемого направления закрутки потока.The guide grooves in the presented GWPs are made at the same angle to the longitudinal axis of the air (water) tract (when viewed on its surface) along the entire circumference of its cross section so that the air flow deviates from the surface of the vortex chamber in a tangential direction, which leads to a swirl of the flow passing through the gondola, turning it into a vortex. The direction of inclination of the guide grooves is selected depending on the desired direction of flow swirl.
Гондола может быть цельной или разъемной, выполнена из металла или композиционных материалов на основе существующих технологий и снабжена крепежными элементами для крепления ее к конструкции изделия.The nacelle can be solid or detachable, made of metal or composite materials based on existing technologies and equipped with fasteners for attaching it to the product structure.
ГВП работает следующим образом. Входящий воздух (вода или другая жидкость) после прохождения конфузора и диффузора попадает в направляющие канавки, которые отклоняют поток у стенки вихревой камеры, закручивая его в одном направлении, создавая вихревой поток.GWP works as follows. The incoming air (water or other liquid) after passing through the confuser and the diffuser enters the guide grooves, which deflect the flow at the wall of the vortex chamber, twisting it in one direction, creating a vortex flow.
Благодаря тому что направляющие лопатки находятся позади диффузора, в зоне пониженных скоростей потока, потери импульса минимальны, что в свою очередь приводит к повышению эффективности ГВП.Due to the fact that the guide vanes are located behind the diffuser, in the zone of reduced flow rates, the pulse loss is minimal, which in turn leads to an increase in the efficiency of the HWP.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011100702/06A RU2453737C1 (en) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | Groove-type generator of vortex flow |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011100702/06A RU2453737C1 (en) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | Groove-type generator of vortex flow |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2453737C1 true RU2453737C1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011100702/06A RU2453737C1 (en) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | Groove-type generator of vortex flow |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453737C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2053928C1 (en) * | 1988-09-20 | 1996-02-10 | Шведов Владимир Тарасович | Vortex generator |
RU2148529C1 (en) * | 1997-12-11 | 2000-05-10 | Шведов Владимир Тарасович | End vortex generator for aerodynamic lifting surface |
JP2009247950A (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Univ Of Tsukuba | Vortical current-type microbubble generator and pressure shut-off nozzle |
US20090289149A1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-11-26 | Detlev Schwetzler | Engine pod for an aircraft with a vortex generator arrangement |
RU2389649C1 (en) * | 2006-10-17 | 2010-05-20 | Владимир Тарасович Шведов | Aircraft wing tip and its vortex generator |
-
2011
- 2011-01-13 RU RU2011100702/06A patent/RU2453737C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2053928C1 (en) * | 1988-09-20 | 1996-02-10 | Шведов Владимир Тарасович | Vortex generator |
RU2148529C1 (en) * | 1997-12-11 | 2000-05-10 | Шведов Владимир Тарасович | End vortex generator for aerodynamic lifting surface |
RU2389649C1 (en) * | 2006-10-17 | 2010-05-20 | Владимир Тарасович Шведов | Aircraft wing tip and its vortex generator |
JP2009247950A (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Univ Of Tsukuba | Vortical current-type microbubble generator and pressure shut-off nozzle |
US20090289149A1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-11-26 | Detlev Schwetzler | Engine pod for an aircraft with a vortex generator arrangement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6379113B1 (en) | Propeller apparatus | |
JP2002180903A (en) | Rectangular vane-shaped part exhaust nozzle | |
US20130306024A1 (en) | Duct | |
US9109466B2 (en) | Diffuser with backward facing step having varying step height | |
NL2007124C2 (en) | Economical jet propulsion principle. | |
EP3483395B1 (en) | Inter-turbine ducts with flow control mechanisms | |
US20100032497A1 (en) | Nozzle with guiding elements | |
US20140060001A1 (en) | Gas turbine engine with shortened mid section | |
CN104747239A (en) | Composite single screw expander | |
RU2453737C1 (en) | Groove-type generator of vortex flow | |
CN103114876B (en) | Impact type air turbine machine and wavy hair power plant | |
WO2009130730A1 (en) | Variable geometry diffuser augmentation device for wind or marine current turbines | |
EP3029316B1 (en) | Wind power generation tower | |
CN101002992A (en) | Supersonic, combination type jetting tube for whirl condensation separation | |
EP2527617B1 (en) | A vortex reducer | |
RU2453736C1 (en) | Vortex flow generator | |
EP3265662B1 (en) | Gas turbine exhaust assembly | |
RU2389649C1 (en) | Aircraft wing tip and its vortex generator | |
NO325509B1 (en) | Hydraulic reaction turbine and process for reducing pressure fluctuations | |
US20110164966A1 (en) | Method and apparatus to improve wake flow and power production of wind and water turbines | |
US4190078A (en) | Apparatus for converting of spin flow energy into pressure energy | |
EP3480425B1 (en) | Radial turbine | |
RU2148529C1 (en) | End vortex generator for aerodynamic lifting surface | |
JP2010209857A (en) | Nozzle box for steam turbine and steam turbine | |
RU2533590C2 (en) | Vortex tube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140114 |