BR112017014238B1

BR112017014238B1 - Aparelho e método para gerar uma cavidade de vórtice em um fluido rotativo

Info

Publication number: BR112017014238B1
Application number: BR112017014238-4A
Authority: BR
Inventors: Michel Georges Laberge; David Franklin Plant; Victoria Suponitsky; Eunice Kuatsjah
Original assignee: General Fusion Inc
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2022-11-08
Also published as: KR20170103808A; RU2017126639A3; JP6689863B2; RU2696974C2; US10546660B2; BR112017014238A2; EP3245654A1; KR102323744B1; RU2017126639A; WO2016112464A1; CN107112053A; EP3245654B1; CN107112053B; CA2969934A1; CA2969934C; JP2018510297A; US20180286522A1; EP3245654A4

Abstract

APARELHO E MÉTODO PARA GERAR UMA CAVIDADE DE VÓRTICE EM UM FLUIDO ROTATIVO. São revelados exemplos de sistema para gerar cavidade de vórtice. O sistema compreende um recipiente no qual um fluido é injetado através de um ou mais orifícios de entrada e um sistema de circulação de fluido configurado para circular o fluido através do recipiente de modo que o fluido seja removido do recipiente através de um orifício de saída e seja retornado de volta ao recipiente através de um ou mais orifícios de entrada. Um primeiro meio de giro é montado em uma parede do recipiente enquanto um segundo meio de giro é montado na parede oposta do recipiente de modo que o segundo meio de giro esteja a uma certa distância na direção contrária do primeiro meio de giro e esteja voltado para o primeiro meio de giro. Quando o sistema de circulação de fluido inicia a circulação do fluido no recipiente uma cavidade de vórtice é formada que estende entre o primeiro e o segundo meios de giro de modo que uma extremidade da cavidade de vórtice sente no primeiro meio de giro enquanto a extremidade oposta da cavidade de vórtice senta no segundo meio (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente revelação refere-se em geral a um aparelho e método para gerar uma cavidade de vórtice em um fluido rotativo, como um aparelho e método para gerar uma cavidade de vórtice em um fluido rotativo de um sistema de compressão de plasma.

ANTECEDENTES

[0002] A menos que indicado de outro modo na presente invenção, os materiais descritos nessa seção não são técnica anterior para as reivindicações nesse pedido e não são admitidas como sendo técnica anterior por inclusão nessa seção.

[0003] Uma cavidade evacuada lisa no interior de um volume de meio líquido é uma parte essencial de um sistema de compressão de plasma que está em desenvolvimento na General Fusion inc., em Burnaby, Canadá. A cavidade evacuada ou também chamada cavidade de vórtice é criada em um centro de um recipiente de compressão de plasma cheio de um metal fundido, como lítio-chumbo fundido. Um sistema de bombeamento é usado para fornecer um fluxo rotacional do fluido no recipiente de compressão e criar a cavidade que pode ser cavidade a vácuo ou de gás. Plasma é injetado em tal cavidade e é então comprimido com uma onda de pressão convergente que cede a cavidade comprimindo o plasma na mesma.

[0004] Experimentos anteriores foram conduzidos usando sistemas de bombeamento de água e/ou chumbo líquido para produzir uma cavidade de vórtice. O sistema de bombeamento em alguns desses sistemas foi baseado em um conceito de um vórtice de banheira no qual uma cavidade é formada como resultado de bombeamento tangencial do líquido para dentro de um recipiente de compressão e drenagem do líquido para fora de um furo no fundo de tal recipiente. Embora tais sistemas tivessem sucesso na formação da cavidade de vórtice, problemas foram identificados, como, por exemplo, um caso onde a cavidade estende sobre o recipiente inteiro e entra em um tubo de drenagem, de modo que a cavidade de vórtice obtida não tinha uma suavidade desejada da interface de líquido/gás. A falta de suavidade da interface, isto é, uma existência persistente das ondulações de superfície de alta frequência, foi atribuída a uma presença de camadas de cisalhamento vertical forte nas proximidades da interface bem como interação da interface de rotação (topo e parte inferior do vórtice) com paredes estacionárias do recipiente. A cavidade de vórtice estende sobre a altura inteira do recipiente, tocando a parede estacionária no topo do recipiente e entrando no furo de drenagem no fundo do recipiente. Quando a cavidade de vórtice estende para dentro de um furo de drenagem, pode bloquear uma parte significativa da área de drenagem o que pode resultar em um aumento significativo na velocidade vertical (e cisalhamento) perto da interface de vórtice que, por sua vez, pode levar à desestabilização (por exemplo, precessão) do vórtice e qualidade ruim de sua superfície. Além disso, a quantidade de fluido no sistema não pode ser fixa, isto é, injeção de fluido e drenagem de fluido são desacopladas (sistema aberto), levando a uma dificuldade em controlar e/ou prever os parâmetros exatos da cavidade de vórtice gerado.

SUMÁRIO

[0005] Em um aspecto, um aparelho para gerar uma cavidade de vórtice em um fluido rotativo é fornecido. O aparelho compreende um recipiente com um primeiro meio de giro que tem uma superfície de face rotativa a qual é montada giratoriamente no interior do recipiente e uma segunda meio de giro com uma superfície de face rotativa que é montada giratoriamente no interior do recipiente de modo que a superfície de face rotativa do segundo meio de giro seja coaxial com e voltada para a superfície de face rotativa do primeiro meio de giro. O aparelho também compreende pelo menos uma entrada de injeção de fluido que está em comunicação de fluido com o interior do recipiente e é posicionado entre o primeiro e o segundo meios de giro de modo que o fluido de rotação possa ser injetado no recipiente em um modo que cause fluxo rotacional do fluido entre o primeiro e o segundo meios de giro. O aparelho também inclui uma bomba de fluido que é acoplada a pelo menos uma entrada de injeção de fluido para injetar o fluido de rotação para dentro do recipiente de modo que o fluido gira no recipiente com momento angular suficiente para formar uma cavidade de vórtice que estende entre o primeiro e o segundo meios de giro. A cavidade de vórtice tem um raio menor que os raios do primeiro e segundo meios de giro de modo que uma extremidade da cavidade de vórtice senta na superfície de face rotativa do primeiro meio de giro e uma extremidade oposta da cavidade de vórtice senta na superfície de face rotativa do segundo meio de giro. O aparelho também inclui pelo menos uma saída de drenagem de fluido de rotação que está em comunicação de fluido com o interior do recipiente, e que é espaçado do primeiro e do segundo meios de giro por uma distância suficiente para permitir que o fluido drene a partir do recipiente.

[0006] Em um aspecto, pelo menos uma saída de drenagem de fluido de rotação é coaxial com o primeiro e o segundo meios de giro.

[0007] O aparelho pode compreender ainda uma rede de tubulação que é fluidamente acoplada à bomba de fluido e a pelo menos uma entrada de injeção e pelo menos uma saída de drenagem de modo que o fluido descarregado a partir do recipiente através de pelo menos uma saída de drenagem é recirculada de volta para dentro do recipiente através de pelo menos uma entrada de injeção.

[0008] Em um aspecto pelo menos uma entre o primeiro e o segundo meios de giro pode compreender ainda uma abertura central circundada por um aro sólido que tem uma largura suficiente para suportar a cavidade de vórtice. Pelo menos uma entre o primeiro e o segundo meios de giro pode ser um tubo oco com a abertura central e uma parede lateral definindo um aro solido para suportar a cavidade de vórtice. O tubo oco pode compreender ainda uma fenda que estende ao longo de uma circunferência de uma face interna da parede lateral, e uma tampa móvel e um acionador que é configurado para acionar a tampa móvel entre uma primeira posição que fecha a abertura central e uma segunda posição que não fecha a abertura central.

[0009] Em outro aspecto, o aparelho pode compreender ainda pelo menos um motor para girar o primeiro e o segundo meios de giro, e um controlador em comunicação elétrica com pelo menos um motor programado para ajustar a velocidade rotacional do primeiro e do segundo meios de giro respectivamente.

[00010] Em um aspecto, o primeiro e o segundo meios de giro podem compreender ainda uma pluralidade de aletas que são conectadas a e estendem na direção contrária a uma superfície inferior do primeiro e do segundo meios de giro de modo que a pluralidade de aletas seja orientada substancialmente perpendicular a uma direção de rotação do fluido de rotação.

[00011] Em outro aspecto, um sistema de compressão de plasma empregando um gerador de vórtice é fornecido. O sistema de compressão de plasma compreende uma câmara de compressão de plasma para conter um fluido de rotação na mesma, pelo menos uma entrada de injeção de fluido de rotação e pelo menos uma saída de saída de drenagem de fluido de rotação espaçada a partir de pelo menos uma entrada de injeção de fluido de rotação. Uma parede externa define um espaço interno da câmara. O sistema compreende ainda pelo menos um gerador de plasma configurado para gerar e injetar plasma no espaço interno da câmara. O gerador de plasma tem uma saída de descarga que está em comunicação de fluido com o espaço interno da câmara de compressão de plasma de modo que o plasma gerado possa ser descarregado na câmara. Um gerador de onda de pressão com uma pluralidade de pistões dispostos em torno da câmara é fornecido de modo que os pistões operem para impactar a parede externa da câmara e gerar uma onda de pressão convergente no fluido de rotação contido no espaço interno da câmara. O sistema também compreende um gerador de vórtice para formar uma cavidade de vórtice na câmara. O gerador de vórtice compreende um primeiro meio de giro com uma superfície de face rotativa que é montada giratoriamente no interior da câmara e uma segunda meio de giro com uma superfície de face rotativa giratoriamente montada no interior da câmara. Pelo menos uma entrada de injeção de fluido é localizada entre o primeiro e o segundo meios de giro e está em comunicação de fluido com o espaço interno de modo que o fluido de rotação possa ser injetado na câmara de compressão de plasma em um modo que causa fluxo rotacional do fluido de rotação entre o primeiro e o segundo meios de giro. Pelo menos uma saída de drenagem de fluido de rotação que também está em comunicação de fluido com o espaço interno é espaçada a partir do primeiro e segundo meios de giro por uma distância suficiente para permitir que o fluido de rotação drene a partir da câmara de compressão de plasma. Uma bomba de fluido que é acoplada a pelo menos uma entrada de injeção de fluido opera para injetar o fluido de rotação na câmara de modo que o fluido gira com um momento angular suficiente para formar uma cavidade de vórtice que estende entre o primeiro e o segundo meios de giro de modo que uma extremidade da cavidade de vórtice sente na superfície de face rotativa do primeiro meio de giro e uma extremidade oposta da cavidade de vórtice sente na superfície de face rotativa do segundo meio de giro. Pelo menos um do primeiro e do segundo meios de rotação compreende uma abertura central circundada por um aro solido que tem uma largura suficiente para suportar a cavidade de vórtice. A abertura central é alinhada com a saída de descarga do gerador de plasma de modo que o plasma descarregado pelo gerador de plasma entre na cavidade de vórtice.

[00012] Ainda em outro aspecto, um método para gerar uma cavidade de vórtice em um sistema de compressão de plasma é fornecido. O método compreende fornecer um primeiro meio de giro e um segundo meio de giro no interior de uma câmara de compressão de plasma de modo que a segundo meio de giro seja espaçada a partir do primeiro meio de giro. O primeiro e o segundo meios de giro têm, cada uma, uma superfície de face rotativa montada no interior da câmara de modo que a primeira e a segunda superfícies de face rotativas sejam coaxiais com e voltadas entre si. O método compreende ainda circular um fluido de rotação no interior da câmara de compressão de plasma com momento angular suficiente para formar uma cavidade de vórtice que estende entre o primeiro e o segundo meios de giro e girar as superfícies de face rotativas do primeiro e do segundo meios de giro em uma velocidade de modo que uma primeira extremidade da cavidade de vórtice seja assentada na superfície de face rotativa da primeiro meio de giro e uma segunda extremidade oposta da cavidade de vórtice seja assentada na superfície de face rotativa da segunda meio de giro.

[00013] Além dos aspectos e modalidades descritas aqui, aspectos e modalidades adicionais se tornarão evidentes por referência aos desenhos e estudo da seguinte descrição detalhada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00014] Em todos os desenhos, números de referência podem ser reutilizados para indicar correspondência entre elementos referenciados. Os desenhos são fornecidos para ilustrar modalidades de exemplo descritas aqui e não pretendem limitar o escopo da revelação. Tamanhos e posições relativas de elementos nos desenhos não são necessariamente traçados em escala. Por exemplo, os formatos de vários elementos e ângulos não são traçados em escala, e alguns desses elementos são arbitrariamente aumentados e posicionados para melhorar a legibilidade do desenho.

[00015] As figuras 1A-1D são vistas em seção transversal esquemáticas de simulações mostrando desenvolvimentos de instabilidades hidrodinâmicas em uma interface de gás-líquido durante um colapso de uma cavidade de vórtice para duas amplitudes de uma perturbação inicial na interface de gás-líquido;

[00016] A figura 2A é uma vista lateral em seção transversal de um aparelho para gerar uma cavidade de vórtice de acordo com uma modalidade;

[00017] A figura 2B é uma vista em seção transversal superior do aparelho mostrado na figura 2A;

[00018] A figura 3A é uma vista em perspectiva esquemática de um modelo numérico gerado por computador do aparelho mostrado na figura 2A;

[00019] A figura 3B é uma vista em perspectiva esquemática de um modelo numérico gerado por computador de um aparelho para gerar uma cavidade de vórtice de acordo ainda com outra modalidade;

[00020] A figura 4A é uma vista em perspectiva esquemática de uma formação de vórtice no aparelho mostrado na figura 3A;

[00021] A figura 4B é uma vista em perspectiva esquemática de uma formação de vórtice no aparelho mostrado na figura 3B;

[00022] A figura 5A é uma vista esquemática de uma cavidade de vórtice formada quando um primeiro meio de giro e um segundo meio de giro do aparelho giram em uma velocidade predeterminada;

[00023] A figura 5B é uma vista esquemática de uma cavidade de vórtice formada quando a primeiro meio de giro e a segundo meio de giro do aparelho são estacionárias;

[00024] A figura 6 é uma vista em seção transversal esquemática de um sistema de compressão de plasma compreendendo uma modalidade do aparelho para gerar uma cavidade de vórtice.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ESPECÍFICAS

[00025] As modalidades da presente invenção descritas aqui se referem a um aparelho capaz de produzir uma cavidade de vórtice em um fluido rotativo (“fluido de rotação”). O aparelho pode ser implementado em um sistema de compressão de plasma, como um sistema desenvolvido na General Fusion Inc. O aparelho inclui em geral um recipiente com uma entrada de injeção de fluido e uma saída de drenagem de fluido que é espaçada a partir da entrada. A entrada é acoplada a uma bomba de fluido que pode ser operada para controlar uma quantidade exata de fluido no recipiente e também pode fazer com que o fluido circule no recipiente e forme uma cavidade de vórtice no fluido. A bomba pode ser operada para controlar o tamanho/geometria da cavidade de vórtice, por alterar a quantidade de fluido no recipiente. O aparelho também inclui um primeiro meio de giro localizada em uma extremidade do recipiente (“primeira extremidade”) e uma segundo meio de giro localizada em outra extremidade do recipiente (“segunda extremidade”). O primeiro e o segundo meios de giro compreendem, cada, um elemento rotativo com uma superfície voltada para o vórtice de modo que um vórtice formado possa “sentar” nas superfícies de meio de giro; o primeiro e o segundo meios de giro são rotativas aproximadamente na mesma velocidade que o vórtice, o que pode evitar a formação de ondulações de alta frequência na superfície de vórtice. A segundo meio de giro pode ser colocada sobre a saída de drenagem por uma distância predeterminada para evitar que o vórtice estenda para a saída. Tal colocação também pode evitar que camadas de cisalhamento se formem no vórtice. O fluido pode ser um fluido, como chumbo fundido, ou uma mistura de fluido como uma suspensão de líquido - sólido, ou mesmo um gás. A cavidade de vórtice pode compreender um gás, plasma ou um vácuo.

[00026] As pesquisas realizadas através dos anos anteriores na General Fusion Inc. mostraram que quaisquer imperfeições inicialmente existentes na interface de líquido/gás (em particular aquelas tendo números altos de onda) podem iniciar o desenvolvimento de instabilidades hidrodinâmicas e influenciar a eficiência de compressão do plasma durante colapso da cavidade. A figura 1 ilustra um exemplo de simulações conduzidas na General Fusion Inc. mostrando o desenvolvimento de instabilidades hidrodinâmicas durante um colapso de uma cavidade de gás (vórtice) para amplitudes diferentes de perturbações iniciais na interface de gás-líquido. A figura 1A mostra uma cavidade de vórtice 4 com uma interface de gás/líquido ilustrada com a curva 2 antes de uma onda de pressão atingir a interface 2. Como pode ser percebido há algumas perturbações iniciais pequenas na interface 2. Quando a onda de pressão cede a cavidade 4 (vide a figura 1B) tais perturbações iniciais podem acionar instabilidades hidrodinâmicas mostradas pela curva 3. A figura 1C ilustra outro exemplo da interface de gás/líquido (curva 6) com amplitude mais alta de perturbações iniciais do que o exemplo mostrado na figura 1A. uma vez que as perturbações iniciais na interface 6 são maiores, tais perturbações iniciais podem resultar em distorção mais forte da interface após a onda de pressão ceder a cavidade 4 (vide a figura 1D) . Como pode ser percebido na figura 1D as perturbações iniciais na interface 6 podem resultar em desenvolvimento de picos acentuados e bolhas na interface de gás/líquido como representado pela curva 7. Portanto, é evidente que a alta qualidade de uma cavidade de vórtice criada, por exemplo, suavidade da interface de líquido/gás ou líquido/vácuo entre um líquido rotativo e um gás ou cavidade de vórtice a vácuo, é relevante para obter uma eficiência de compressão desejada.

[00027] As figuras 2A e 2B mostram um exemplo de uma modalidade de um sistema de geração de vórtice 10 da presente invenção. O sistema 10 pode ser um sistema de bombeamento de loop fechado que pode incluir um recipiente 12 no qual um fluido (“fluido de rotação”) é injetado a partir de pelo menos uma entrada de injeção 13, um sistema de circulação de fluido (bombeamento) 24 (vide a figura 2B) e pelo menos uma saída de drenagem 22. O recipiente 12 pode ter uma primeira extremidade (parede superior) 11, uma segunda extremidade (parede inferior) 20 e uma parede lateral 30 para definir um espaço interno do recipiente 12. O fluido de rotação é injetado no recipiente 12 tangencialmente através das entradas 13 e é drenado para fora a partir da segunda extremidade 20 do recipiente 12 através da saída 22. Pelo menos uma entrada de injeção é equatorialmente posicionada (ou próximo ao equador do recipiente) e na direção contrária às extremidades 11 e 20. Pelo menos uma saída de drenagem 22 é formada em uma da primeira ou segunda extremidades 11, 20, e é separada de pelo menos uma entrada de injeção 13. No exemplo ilustrado a saída de drenagem 22 é formada na segunda extremidade 20, porém a pessoa versada na técnica entenderia que os orifícios de entrada 13 e/ou a saída de drenagem 22 podem ser posicionados em qualquer posição adequada sem se afastar do escopo da invenção desde que o fluido de rotação no recipiente 12 seja girado de modo que o momento angular injetado seja tal que uma cavidade de vórtice 40 possa ser criada em tal recipiente. Por exemplo, a saída de drenagem 22 pode ser posicionada no topo (primeira extremidade 11) ou o fluido pode ser drenado para fora através das saídas de drenagem 22 formadas nas duas extremidades 11, 20.

[00028] Um primeiro meio de giro 17 é montado giratoriamente no recipiente 12, como, por exemplo, em proximidade à primeira extremidade 11, enquanto um segundo meio de giro 18 é montado giratoriamente a uma certa distância oposta e na direção contrária do primeiro meio de giro 17. Os dois meios de giro 17, 18 podem compreender uma superfície de face rotativa 17a, 18a que gira em uma velocidade que é igual à velocidade de fluxo tangencial local do fluido. O primeiro e o segundo meios de giro 17 e 18 podem ser coaxiais com a superfície de face rotativa 17a voltada para a superfície de face rotativa 18a de modo que uma extremidade da cavidade de vórtice sente sobre a superfície de face 17a enquanto a extremidade oposta do vórtice senta sobre a superfície de face 18a. pelo menos uma saída de drenagem 22 é posicionada em uma distância predeterminada sob o segundo meio de giro 18. O motivo para isso é que nas proximidades da drenagem de fluido gradientes elevados no componente de velocidade vertical (camadas de cisalhamento) são formados de modo que quaisquer perturbações preexistentes (disturbios) no sistema possam ser submetidas a uma amplificação rápida por tais camadas de cisalhamento. As camadas de cisalhamento podem ser formadas em distância radial (que é correlacionada ao raio do furo de drenagem) e podem estender até certa distância acima da saída 22. Desse modo, um meio de giro que está em proximidade a uma saída de drenagem necessita ser posicionado a uma distância suficiente na direção contrária da saída de drenagem para não limitar o fluxo na saída de drenagem, de modo que a quantidade de fluido injetado no recipiente 12 a qualquer momento possa corresponder à quantidade de fluido drenado para fora do recipiente, mantendo constante a quantidade de fluido de rotação no recipiente. O meio de giro que está mais distante da saída de drenagem, por exemplo, o primeiro meio de giro 17, pode ser montado na parede (por exemplo, na primeira extremidade 11) com espaçamento suficiente a partir da parede para permitir que a superfície de rotação 17a gire, ou em alguma distância maior sem se afastar do escopo da invenção uma vez que nenhuma abertura de drenagem existe em proximidade ao primeiro meio de giro 17. Em uma implementação, o sistema 10 pode compreender duas aberturas de drenagem, como, por exemplo, uma saída adicional na primeira extremidade 11 além de uma na segunda extremidade 20. Em tal implementação, os dois meios de giro 17 e 18 são posicionados a uma distância suficiente na direção contrária às saídas de drenagem respectivas para evitar limitar o fluxo de fluido de rotação para fora das saídas de drenagem. A distância ente a saída de drenagem 22 e o meio de giro mais próximo (por exemplo, segundo meio de giro 18) pode ser determinada por uma razão de um tamanho do meio de giro e um tamanho da saída de drenagem. Por exemplo, se o tamanho (raio) da saída de drenagem 22 for menor que o tamanho (raio) do meio de giro mais próximo (segundo meio de giro 18), então tal meio de giro deve ser posicionado mais distante, em uma distância maior, a partir da saída de drenagem 22 uma vez que o meio de giro pode limitar o fluxo de fluido resultando em velocidade aumentada. Se o tamanho (raio) da saída de drenagem 22 for maior que o tamanho do meio de giro mais próximo, a distância entre a saída 22 e tal meio de giro pode ser menor, de modo que, por exemplo, a superfície de face de rotação 18a seja levemente acima da saída de drenagem 22. Por exemplo, para um aparelho 10 com uma saída de drenagem anular com um raio externo de aproximadamente 6,2 cm e um raio interno de aproximadamente 3,2 cm, e um meio de giro com um raio de aproximadamente 4,6 cm, a distância entre o meio de giro e a saída de drenagem pode ser aproximadamente 2,5 cm.

[00029] Pelo menos uma saída de drenagem 22 pode ser substancialmente coaxial com o primeiro e o segundo meios de giro 17, 18. Por exemplo, pelo menos uma saída de drenagem 22 pode ser uma abertura circular (furo) formada na segunda extremidade 20 ou um anel anular formado na mesma, e pode ser substancialmente coaxial com o primeiro e o segundo meios de giro 17, 18, de modo que o centro do anel anular possa estar no eixo dos meios de giro 17, 18. Em uma implementação a saída de drenagem 22 pode compreender uma pluralidade de aberturas pequenas dispostas em um anel anular, de modo que o centro do anel anular possa estar no eixo do primeiro e segundo meios de giro 17, 18.

[00030] O espaço interno do recipiente 12 pode ser parcialmente cheio com o fluido de rotação, como, por exemplo, um meio líquido. Inicialmente, o sistema 10 pode ser cheio com um volume de fluido de rotação predeterminado calculado com base nas dimensões de vórtice e parâmetros de sistema esperados. O sistema de bombeamento 24 pode compreender uma ou mais bombas de fluido 26 (figura 6) que podem começar a bombear o fluido de rotação para circular o fluido de rotação para dentro do espaço interno do recipiente 12. A bomba de fluido 26 pode ser acoplada a pelo menos uma entrada de injeção 13 de modo que a bomba 26 possa injetar o fluido de rotação para dentro do espaço interno do recipiente 12 de modo que o fluido de rotação gire no recipiente com momento angular suficiente para formar a cavidade de vórtice 40 que estende entre o primeiro e o segundo meios de giro 17 e 18. A cavidade de vórtice 40 tem um raio menor que os raios do primeiro e do segundo meios de giro 17, 18. O sistema de circulação de fluido 24 pode compreender ainda uma rede de tubulação 28 (vide a figura 2B e figura 6) que é fluidamente acoplada a uma ou mais bombas de fluido 26 e a pelo menos uma entrada de injeção de fluido 13 e pelo menos uma saída de drenagem de fluido 22 de modo que o fluido de rotação descarregado do recipiente 12 através de pelo menos uma saída de drenagem de fluido 22 seja recirculado de volta para dentro do recipiente 12 através de pelo menos uma entrada de injeção de fluido 13. A conexão direta entre a saída 22 e o sistema de bombeamento 24 assegura que uma quantidade fixa de fluido de rotação circule para dentro do sistema 10. O recipiente 12 pode ser cilíndrico, esférico ou qualquer outro formato ou tamanho adequado sem se afastar do escopo da invenção desde que o sistema de bombeamento, pelo menos uma entrada de injeção e pelo menos uma saída de drenagem sejam configurados de modo que o fluido de rotação gire com momento angular suficiente para formar a cavidade de vórtice e a drenagem de fluido seja não limitada e na direção contrária a partir do meio de giro mais próximo.

[00031] O primeiro meio de giro 17 pode ser um disco com um raio que pode ser igual ou maior que o raio do segundo meio de giro 18 (caso a cavidade de vórtice formada 40 tenha um formato levemente cônico); vice-versa, o segundo meio de giro 18 pode ter um raio maior do que o primeiro meio de giro 17 em uma configuração invertida do sistema 10. O segundo meio de giro 18 pode ser também um disco. Os dois meios de giro 17 e 18 têm raios que são maiores do que um raio esperado da cavidade de vórtice de modo que a cavidade de vórtice 40 possa sentar entre os dois meios de giro 17 e 18. Uma extremidade da cavidade de vórtice pode sentar na superfície de face 17a do primeiro meio de giro 17 enquanto a extremidade oposta da cavidade de vórtice pode sentar na superfície de face 18a do segundo meio de giro 18.

[00032] Em uma implementação, o recipiente 12 pode compreender ainda uma primeira câmara 14 e uma segunda câmara 16 separada da primeira câmara 14 por uma parede de separação 15. O primeiro e o segundo meios de giro 17, 18 são posicionados na primeira câmara 14 de modo que o primeiro meio de giro 17 seja montado em proximidade à primeira extremidade 17 enquanto o segundo meio de giro 18 é montado em proximidade à parede de separação 15. A bomba 26 injeta o fluido de rotação na primeira câmara 14. Pelo menos uma abertura 19 pode ser formada na parede de separação 15 de modo que o fluido de rotação que é injetado na primeira câmara 14 seja drenado através da abertura 19 para dentro da segunda câmara 16. O fluido de rotação é então removido da segunda câmara 16 através da saída de drenagem 22. A abertura 19 pode ser de formato circular ou anular ou qualquer outro formato adequado desde que estejam a uma distância predeterminada sob o meio de giro mais próximo, como o segundo meio de giro 18. Em uma implementação, a abertura 19 pode ser uma pluralidade de aberturas 129 formadas na parede de separação 15 sob o meio de giro mais próximo (por exemplo, segundo meio de giro 18). O segundo meio de giro 18 pode ser posicionado a uma distância predeterminada acima da abertura 19 para evitar formação de camadas de cisalhamento nas proximidades da drenagem de fluido.

[00033] A posição e/ou tamanho do meio de giro devem ser tais de modo a não bloquear a drenagem eficiente do fluido de rotação. Por exemplo, o raio do segundo meio de giro 18 pode ser ligeiramente menor que o raio da abertura de drenagem, isto é, a abertura 19. Em uma implementação, o raio do segundo meio de giro 18 pode ser maior que o raio da abertura 19 e uma drenagem eficiente pode ser fornecida por posicionar o segundo meio de giro 18 mais distante (acima) da abertura 19, de modo que o tamanho do meio de giro 18 não obstrua a drenagem eficiente.

[00034] Cada dos meios de giro 17 e 18 pode ser conectado a um motor (vide o motor 27 na figura 6) que pode ser configurado para girar os meios de giro 17 e 18 em uma faixa de velocidades. Em uma implementação, cada dos meios de giro 17 e 18 pode ser acionado por um motor separado de modo que o primeiro meio de giro 17 possa girar independentemente do segundo meio de giro 18. Desse modo, cada dos meios de giro 17 e 18 pode girar em uma velocidade de fluo tangencial local da interface de líquido/gás ou líquido/vácuo (no caso do sistema 10 ser evacuado) do fluido de rotação e cavidade de vórtice. Quando as extremidades da cavidade de vórtice tocam uma parede estacionária (por exemplo, as superfícies 17a, 18a de meios de giro não rotativos 17, 18) camadas de cisalhamento desenvolvem no meio de giro 17, 18 devido à condição sem deslizamento (velocidade zero) na parede 17a, 18a. Aquelas camadas de cisalhamento podem ser responsáveis pela formação de ondulações de alta frequência na interface de vórtice. O ajuste da velocidade rotacional dos meios de giro 17, 18 para casar com a velocidade rotacional local na superfície de vórtice é esperada eliminar tais camadas de cisalhamento e suprime (evita) desenvolvimento das ondulações. Em uma implementação o sistema 10 pode compreender um controlador em comunicação com o motor 27 para ajustar uma velocidade rotacional dos meios de giro 17 e 18. Os meios de giro 17 e 18 podem girar em velocidade igual ou diferente ajustada cuidadosamente para casar com a velocidade de fluxo local do fluido de modo que a superfície do vórtice criado seja lisa e livre de quaisquer ondulações. No caso de uma cavidade de vórtice genericamente cilíndrica, os dois meios de giro 17 e 18 podem girar na mesma velocidade e desse modo podem ser acionados por um mesmo motor. Os meios de giro 17 e 18 podem ser conectados a um eixo 21 que é acionado por tal motor. Em uma implementação, o motor pode ser omitido e os meios de giro 17 e/ou 18 podem ser acionados pelo movimento do fluido. Por exemplo, os meios de giro 17, 18 podem compreender uma pluralidade de aletas 23 conectadas a e estendendo na direção contrária a uma superfície inferior 17b, 18b dos meios de giro respectivos 17, 18 de modo que a pluralidade de aletas seja orientada substancialmente perpendicular a uma direção rotacional do fluido de rotação de modo que as aletas 23 possam fornecer superfície de fricção para girar os meios de giro 17, 18 na velocidade desejada.

[00035] A figura 3A é uma vista em perspectiva esquemática de um modelo numérico gerado por computador do sistema de geração de vórtice 10 das figuras 2A e 2B. um número de simulações foi conduzido para explorar parâmetros diferentes do sistema 10 e sua implementação em um sistema de compressão de plasma 200 (figura 6). Simulações foram realizadas usando software de dinâmica de fluido computacional de fonte aberta OpenFOAM®. Um tamanho e geometria do modelo ilustrado na figura 3A corresponde ao sistema experimental 10 das figuras 2A e 2B usando os discos rotacionais 17 e 18. A figura 4A é uma vista em perspectiva esquemática de uma formação de vórtice no aparelho mostrado na figura 3A. somente uma porção inferior da primeira câmara 14 com o segundo meio de giro 18 e a segunda câmara 16 são ilustrados na figura 4A por simplicidade. As simulações mostraram que uma cavidade de vórtice estável 40 com superfície lisa pode ser obtida usando os meios de giro 17, 18 quando tais meios de giro giram em uma velocidade próxima a ou em uma velocidade fluxo local do vórtice, como, por exemplo, aproximadamente 80 rad/s. Os resultados das simulações foram apoiados pelos experimentos também. O processo de formação e início de vórtice na simulação casa com aquele do sistema 10 ilustrado nas figuras 2-6.

[00036] A figura 3B mostra uma vista em perspectiva esquemática de um modelo numérico gerado por computador de outra modalidade do sistema de geração de vórtice 10 enquanto a figura 4B é uma vista em perspectiva esquemática de uma formação de vórtice no aparelho mostrado na figura 3B. essa modalidade pode incluir também dois meios de giro como o aparelho da figura 3A. O primeiro meio de giro 17 pode ser um disco (similar ao disco 17 das figuras 2A e 3A) enquanto o segundo meio de giro 180 pode ser um anel com uma abertura central ou um tubo oco rotativo. Na modalidade ilustrada da figura 3B, o segundo meio de giro 180 é um tubo oco com uma abertura central circundada com um aro sólido 50. O tubo oco 180 pode ter um formato cilíndrico ou cônico ou qualquer outro formato adequado ou combinação dos mesmos com uma extremidade inferior 180b, uma superfície de face giratória (uma extremidade superior) 180a e uma parede lateral 180c estendendo entre as extremidades 180a e 180b. A espessura da parede lateral 180c define a abertura central do tubo 180 e uma largura do aro sólido 50 na superfície de face 180a. uma largura do aro sólido 50 na superfície de face 180a deve ser suficiente para suportar a cavidade de vórtice. Após a cavidade de vórtice ser formada pode sentar no aro sólido 50 do tubo 180. Em uma modalidade, o primeiro meio de giro também pode ser um tubo oco ou um anel 170 (vide a figura 6) similar ao meio de giro 180. Os dois meios de giro podem ser girados pelo motor 27 (figura 6) ou podem ser acionados pela rotação de fluido. Como ilustrado nas figuras 3B e 4B a extremidade inferior 180b do segundo meio de giro 180 pode estender para dentro da segunda câmara 16 do recipiente 12 desde que a superfície de face de rotação 180a esteja ligeiramente acima da abertura 19. Em implementação alternativa, uma parte inferior da segunda câmara 16 pode ser cheia com uma pluralidade de câmaras defletoras de separação 250 que podem quebrar e “acalmar” o fluxo rotacional do fluido de rotação antes de ser drenado para fora da segunda câmara 16 através da saída 22. Como ilustrado nas figuras 3B e 4B as câmaras defletoras 250 podem ser formadas por uma pluralidade de abas 260 de modo que sejam montadas em um lado interno da parede inferior 20 de modo que as abas 260 se projetem para cima a partir da parede inferior 20 para dentro da segunda câmara 16 formando as câmaras defletoras 250. O fluido de rotação a partir das câmaras defletoras 250 pode fluir para dentro do sistema de circulação 24 através da saída de drenagem 22. Em uma modalidade, as abas 260 podem ser omitidas ou montadas na rede de tubulação 28 do sistema de circulação 24 de modo que o fluxo do fluido de rotação seja diminuído em velocidade.

[00037] A figura 5A é uma vista esquemática de uma cavidade de vórtice formada quando o primeiro meio de giro 17 e o segundo meio de giro 18 do aparelho 10 giram em uma velocidade predeterminada. O recipiente 12 é cheio de água de modo que o processo de formação de vórtice possa ser facilmente observado, isto é, o fluido de rotação é água. 5B é uma vista esquemática de uma cavidade de vórtice formada na água de rotação quando o primeiro e o segundo meios de giro 17, 18 do aparelho 10 estão estacionários. Como ilustrado na figura 5A, a cavidade de vórtice 40 formada entre o primeiro meio de giro 17 e o segundo meio de giro 18 quando os dois meios de giro 17 e 18 giram a uma velocidade rotacional predeterminada tem uma parede que é lisa e isenta das ondulações. Por outro lado, e como ilustrado na figura 5B, quando o primeiro e o segundo meios de giro 17 e 18 são estacionários o vórtice gerado 40 compreende superfície instável com ondulações claramente mostradas.

[00038] A figura 6 mostra um exemplo de um sistema de compressão de plasma 200 empregando um sistema de geração de vórtice 10. O sistema 200 compreende uma câmara de compressão de plasma 120, tendo uma parede externa que define um espaço interno 140 da câmara de compressão de plasma 120. O espaço interno da câmara 120 pode ser parcialmente cheio de um fluido de rotação, como, por exemplo, um meio líquido. O meio líquido pode ser um metal fundido, como chumbo, lítio ou sódio, ou uma liga, combinação ou mistura de tais metais. A câmara 120 compreende pelo menos uma abertura na qual uma ponta de um gerador de plasma 220 pode ser inserida para injetar plasma em uma cavidade de vórtice 40 na câmara 120. A abertura pode ser formada em um polo da câmara 120 ou equatorialmente ou em qualquer outra posição adequada sem se afastar do escopo da invenção. Como mencionado acima, a câmara 120 pode ter tamanhos e formatos diferentes sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, a câmara de compressão de plasma 120 pode ser cilíndrica, esférica, elipse, cônica ou qualquer outro formato adequado ou combinação dos mesmos. A câmara 120 pode ser pelo menos parcialmente evacuada usando um sistema de bombeamento (não mostrado).

[00039] Uma pluralidade de geradores de onda de pressão 280 pode ser configurada para criar uma onda de pressão no meio contido na câmara 120. Os geradores de onda de pressão 280 podem gerar uma onda de pressão no meio por impactar a parede externa da câmara 120. O gerador de plasma 220 pode ser um tipo de injetor de pistola Marshall de dois estágios para gerar e acelerar o plasma que é então injetado na câmara de compressão 120. O plasma pode ser um toroide compacto (CT) como, por exemplo, um esferomak, que é um plasma toroidal independente com campos magnéticos tanto toroidal como poloidal. Em outras modalidades, o CT pode ser uma configuração de campo invertido (FRC) de plasma, que tem também uma topologia magnética toroidal, porém pode ser mais alongado na direção axial com uma superfície externa sendo similar a um elipsoide prolate, e que tem um campo magnético poloidal, com componente de campo magnético toroidal zero ou pequeno, ou qualquer outra configuração toroide compacta como um tokamak, stellarator ou aperto de campo invertido (RFP). O gerador de plasma 220 é alinhado e inserido em um modo hermético a fluido na abertura formada na parede externa da câmara 120. No exemplo ilustrado, a câmara 120 tem duas aberturas em cada de seu polo de modo que haja dois geradores 220 (um por cada abertura) . O plasma gerado em cada dos geradores 220 é injetado na cavidade de vórtice 40 formada entre o primeiro meio de giro 170 e o segundo meio de giro 180 usando o sistema de geração de vórtice como descrito acima. Os dois plasmas injetados podem ser então fundidos na cavidade de vórtice 40.

[00040] A figura 6 mostra ainda o primeiro meio de giro 170 configurado como um anel e o segundo meio de giro 180 configurado como um tubo oco. Os meios de giro 170 e 180 podem compreender ainda uma tampa móvel 210 que é configurada para cobrir as respectivas extremidades de face 170a e 180a durante a operação de formar e estabilizar a cavidade de vórtice 40. As extremidades 170b, 180b dos respectivos meios de giro 170, 180 podem ser abertas e podem estar em comunicação d efluído com um gerador de plasma 220 de modo que plasma possa ser injetado na cavidade de vórtice 40 através dos meios de giro ocos 170, 180. A tampa 210 pode ser móvel de uma primeira posição na qual a tampa 210 fecha a extremidade de face 170a, 180a (vide o segundo meio de giro 180 na figura 6 mostrando a tampa 210 cobrindo a extremidade de face 180a) para uma segunda posição na qual a extremidade de face 170a, 180a é aberta (vide o primeiro meio de giro 170 mostrando a tampa 210 retraída em uma fenda 240). Assim, a tampa 210 pode ser retraída para dentro do entalhe ou fenda 240 após o vórtice estável 40 estar sentado entre o primeiro e o segundo meios de giro 170 e 180 sustentado pelo aro sólido 50 de tais meios de giro. A fenda 240 pode ser formada em um lado interno da parede lateral dos meios de giro respectivos 170, 180, de modo que a tampa 210 possa ser retraída em tal fenda quando na segunda posição. A tampa 210 pode ser móvel entre sua primeira e segunda posição usando um acionador (não mostrado) que pode ser um acionador elétrico ou mecânico. O acionamento da tampa 210 pode ser controlado por um controlador (não mostrado0 que pode disparar o acionador para acionar a tampa 210 para fechar ou abrir a extremidade 170a, 180a do meio de giro respectivo 170, 180. Para gerar uma cavidade de vórtice estável usando o sistema 10, a tampa 210 pode estar em sua primeira posição fechando as extremidades de face 170a, 180a dos respectivos meios de giro 170, 180. O sistema pode ser cheio com um volume predeterminado de fluido calculado com base nos parâmetros de sistema e dimensões de vórtice esperadas.

[00041] Em um modo de operação, o sistema de bombeamento 24 pode começar a bombear e circular o fluido de rotação e formar a cavidade de vórtice 40 devido ao fluxo rotacional do fluido de rotação. A presença de um meio de giro (em rotação ou estacionário) acima da saída de drenagem 22 é esperada evitar que a cavidade de vórtice 40 estenda para dentro da saída de drenagem 22. A saída de drenagem 22 pode ser um anel anular formado em torno da abertura da câmara para dentro da qual a ponta do gerador de plasma 220 é inserido em um modo hermético a fluido, o centro do anel anular pode estar no eixo dos meios de giro 170, 180. Os meios de giro 170, 180 podem ser girados com uma velocidade que casa com a velocidade da interface de fluido de rotação /cavidade de vórtice (interface de líquido/gás ou líquido/vácuo), que é esperado eliminar o desenvolvimento de uma camada de limite na parede (superfície de face 170a, 180a) do meio de giro 170, 180 que por sua vez, é esperado evitar a formação de ondulações de alta frequência sobre a superfície de vórtice. Após uma cavidade de vórtice estável 40 sentar entre os meios de giro 170, 180, a tampa 210 é retraída em sua segunda posição abrindo a extremidade 170a, 180 dos meios de giro 170 e 180 de modo que a cavidade de vórtice 40 seja colocada em comunicação com os geradores de plasma 220 e plasma possa ser inserido na cavidade de vórtice 40 .

[00042] Em uma implementação, ilustrada na figura 6, uma câmara 270 (volume grande para formar uma superfície livre) pode ser formada antes da bomba 26 de modo que o fluxo de fluido possa quebrar e diminuir a velocidade na câmara 270 para eliminar quaisquer bolhas de gás retidas que possam ocorrer no fluxo de fluido antes do fluido entrar na bomba 26 .

[00043] Uma pessoa versada na técnica entenderia que a cavidade de vórtice formado 40 pode ser orientada verticalmente (como ilustrado nas figuras 2 - 6) ou horizontalmente sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, os meios de giro 17, 170 e 18, 180 podem ser montados na parede lateral da câmara 12, 120 de modo que o fluido possa ser injetado na câmara a partir de uma pluralidade de orifícios 13 formados na parte inferior e/ou topo da câmara 12, 120 enquanto pode ser drenado para fora a partir de uma abertura de drenagem formada na parede lateral da câmara 12, 120. O fluxo rotacional do fluido na câmara necessita ser alto o bastante para responder pela força gravitacional para gerar com sucesso uma cavidade de vórtice que estende horizontalmente e senta entre os meios de giro assim posicionados, 17/170 e 18/180.

[00044] Os exemplos dos sistemas de geração de vórtice descritos podem ser usados em sistemas de compressão de plasma de modo que o plasma inserido na cavidade de vórtice 40 possa ser comprimido por uma onda de pressão convergente gerada pelos geradores de onda de pressão 280. Tal onda de pressão convergente cede a cavidade de vórtice 40 comprimindo o plasma retido na mesma. Além disso, tais sistemas podem ser usados para fins de pesquisa no estudo de formação de vórtice, dinâmica e interações ou em vários sistemas de separação de partículas.

[00045] Embora elementos, modalidades e aplicações específicas da presente revelação tenham sido mostradas e descritas, será entendido que o escopo da revelação não é limitado aos mesmos, uma vez que modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente revelação, particularmente à luz dos ensinamentos acima. Desse modo, por exemplo, em qualquer método ou processo revelado aqui, os atos ou operações compondo o método/processo podem ser executados em qualquer sequência adequada e não são necessariamente limitados a qualquer sequência revelada específica. Os elementos e componentes podem ser configurados ou dispostos diferentemente, combinados e/ou eliminados em várias modalidades. As várias características e processos descritos acimas podem ser usados independentemente entre si, ou podem ser combinados em vários modos. Todas as combinações e subcombinações possíveis pretendem estar compreendidas no escopo dessa revelação. Referência em toda essa revelação a “algumas modalidades”, “uma modalidade” ou similar, significa que uma característica, estrutura, etapa, processo ou aspecto específico descrito com relação à modalidade é incluído pelo menos em uma modalidade. Desse modo, aparecimentos das frases “em algumas modalidades”, “em uma modalidade”, ou similar, do início ao fim dessa revelação não estão todas se referindo necessariamente à mesma modalidade e podem se referir a uma ou mais das modalidades iguais ou diferentes. Realmente, os métodos e sistemas novos descritos aqui podem ser incorporados em uma variedade de outras formas; além disso, várias omissões, adições, substituições, equivalentes, reorganizações e alterações na forma das modalidades descritas aqui podem ser feitas sem se afastar do espírito das invenções descritas aqui.

[00046] Vários aspectos e vantagens das modalidades foram descritas onde apropriado. Deve ser entendido que não necessariamente todos esses aspectos ou vantagens podem ser obtidos de acordo com qualquer modalidade específica. Desse modo, por exemplo, deve ser reconhecido que as várias modalidades podem ser realizadas em um modo que obtém ou otimiza uma vantagem ou grupo de vantagens como ensinado aqui sem necessariamente obter outros aspectos ou vantagens como pode ser ensinado ou sugerido aqui.

[00047] Linguagem condicional usada aqui, como, entre outras, “pode”, “poderia”, “deveria”, “deve”, etc., e similares, a menos que especificamente mencionado de outro modo, ou de outro modo entendido no contexto como usado, é destinada em geral a passar que certas modalidades incluem, enquanto outras modalidades não incluem, certas características, elementos e/ou etapas. Desse modo, tal linguagem condicional não pretende em geral indicar que características, elementos e/ou etapas são de algum modo exigidos para uma ou mais modalidades ou que uma ou mais modalidades incluem necessariamente lógica para decidir, com ou sem entrada ou sugestão do operador, se essas características, elementos e/ou etapas são incluídas ou devem ser executadas em qualquer modalidade específica. Nenhuma característica única ou grupo de características é necessário ou indispensável a qualquer modalidade específica. Os termos “compreendendo”, “incluindo”, “tendo”, e similar são sinônimos e são usados inclusivamente, em um modo ilimitado, e não excluem elementos, características, atos, operações adicionais, e etc. Também, o termo “ou” é usado em seu sentido inclusivo (e não em seu sentido exclusivo) de modo que quando usado por exemplo, para ligar uma lista de elementos, o termo “ou” significa um, algum ou todos os elementos na lista.

[00048] Linguagem conjuntiva como a frase “pelo menos um entre X, Y e Z” a menos que especificamente mencionado de outro modo, é entendida de outro modo com o contexto como usado em geral para passar que um item, termo, etc., pode ser X, Y ou Z. Desse modo, tal linguagem conjuntiva não pretende em geral indicar que certas modalidades exigem pelo menos um de X, pelo menos um de Y e pelo menos um de Z para cada estar presente.

[00049] Os cálculos, simulações, resultados, gráficos, valores e parâmetros de exemplo das modalidades descritas aqui pretendem ilustrar e não limitar as modalidades reveladas. Outras modalidades podem ser configuradas e/ou operadas diferentemente do que os exemplos ilustrativos descritos aqui. Realmente, os métodos e aparelho novos descritos aqui podem ser incorporados em uma variedade de outras formas; além disso, várias omissões, substituições e alterações na forma dos métodos e sistemas descritos aqui podem ser feitas sem se afastar do espírito das invenções aqui reveladas.

Claims

1. Aparelho para gerar uma cavidade de vórtice em um fluido de rotação caracterizado pelo fato de compreender: um recipiente compreendendo: um primeiro meio de giro tendo uma superfície de face giratória montada giratoriamente no interior do recipiente; um segundo meio de giro espaçado a partir do primeiro meio de giro e tendo uma superfície de face giratória montada giratoriamente no interior do recipiente, a superfície de face giratória do segundo meio de giro sendo coaxial com e voltada para a superfície de face giratória de primeiro meio de giro, um sistema de circulação de fluido compreendendo pelo menos uma entrada de injeção de fluido em comunicação de fluido com o interior do recipiente e pelo menos uma saída de drenagem de fluido em comunicação de fluido com o interior do recipiente , o sistema de circulação de fluido configurado de modo que um fluido possa ser injetado no recipiente e drenado para fora do recipiente pelo menos um motor configurado para girar o primeiro meio de giro e o segundo meio de giro, um controlador em comunicação elétrica com o pelo menos um motor e configurado para ajustar, quando o fluido é injetado no recipiente e um fluido de rotação, uma velocidade rotacional do primeiro meio de giro para corresponder a um fluxo tangencial local do fluido de rotação na localização do primeiro meio de giro, e uma velocidade rotacional do segundo meio de giro para corresponder a um fluxo tangencial local do fluido em rotação na localização do segundo meio de giro; em que o controlador é ainda configurado para girar o primeiro e o segundo meios de giro de modo que, quando o fluido é injetado no recipiente: uma cavidade de vórtice no fluido se estende entre o primeiro meio de giro e o segundo meio de giro, a cavidade de vórtice tendo uma primeira extremidade que senta na superfície de face giratória do primeiro meio de giro e uma segunda extremidade que senta na superfície de face giratória do segundo meio de giro; e uma parede da cavidade de vórtice está substancialmente livre de ondulações.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma saída de drenagem é coaxial com o primeiro e o segundo meios de giro.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma rede de tubulação acoplada fluidamente a uma bomba de fluido e a pelo menos uma entrada de injeção de fluido e a pelo menos uma saída de drenagem de fluido, de modo que o fluido de rotação descarregado do recipiente através de pelo menos uma saída de drenagem de fluido seja recirculado de volta para dentro do recipiente através de pelo menos uma entrada de injeção de fluido.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de face giratória de pelo menos um do primeiro e do segundo meios de giro compreende ainda uma abertura central circundada por um aro sólido tendo uma largura suficiente para suportar a cavidade de vórtice.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro e do segundo meios de giro é um tubo oco e a superfície de face giratória compreendendo a abertura central circundada pelo aro sólido está em uma extremidade do tubo oco.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o tubo oco compreende ainda uma parede lateral interna com uma fenda estendendo ao longo de uma circunferência do mesmo, uma tampa móvel e um acionador em comunicação com a tampa móvel, o acionador sendo configurado para acionar a tampa móvel entre uma primeira posição que fecha a abertura central, e uma segunda posição que não fecha a abertura central.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda dois motores, os dois motores compreendendo um primeiro motor acoplado ao primeiro meio de giro e um segundo motor acoplado ao segundo meio de giro.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo meios de giro cada compreendem ainda uma pluralidade de aletas conectadas a e estendendo na direção contrária de uma superfície inferior do primeiro e do segundo meios de giro de modo que a pluralidade de aletas seja orientada substancialmente perpendicular a uma direção rotacional do fluido de rotação.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda múltiplas entradas de injeção de fluido dispostas circunferencialmente em torno de uma parede lateral do recipiente e posicionadas de modo que o fluido de rotação seja injetado tangencialmente para dentro do recipiente, e em que o recipiente compreende uma primeira extremidade em proximidade ao primeiro meio de giro e uma segunda extremidade em proximidade ao segundo meio de giro, e pelo menos uma saída de drenagem compreende uma saída de drenagem localizada na segunda extremidade do recipiente e espaçada a partir do segundo meio de giro.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda outra saída de drenagem localizada na primeira extremidade do recipiente e espaçada a partir do primeiro meio de giro.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente compreende ainda uma parede de separação com pelo menos uma abertura e que separa o interior do recipiente em uma primeira câmara e uma segunda câmara, em que o primeiro e o segundo meios de giro são posicionados na primeira câmara com o segundo meio de giro montado na parede de separação e espaçado a partir de pelo menos uma abertura na parede de separação, e em que pelo menos uma entrada de injeção de fluido está em comunicação de fluido com a primeira câmara e pelo menos uma saída de drenagem está em comunicação de fluido com a segunda câmara, e em que pelo menos uma abertura é posicionada na parede de separação para permitir que o fluido de rotação drene da primeira câmara para dentro da segunda câmara.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma pluralidade de abas montadas em uma parte inferior da segunda câmara, a pluralidade de abas formando câmaras defletoras de modo que o fluido de rotação fluindo na segunda câmara seja diminuído em velocidade após contato com a câmara defletora.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma pluralidade de abas montadas pelo menos em uma saída de drenagem de modo que o fluido fluindo para dentro de pelo menos uma saída de drenagem seja diminuído em velocidade após contato com as câmaras defletoras.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente ainda o fluido de rotação.

15. Sistema de compressão de plasma caracterizado pelo fato de compreender: uma câmara de compressão de plasma para conter um fluido e tendo uma parede exterior definindo um espaço interno da câmara de compressão de plasma e uma abertura para fornecer um acesso ao espaço interno da câmara de compressão de fluido; um sistema de circulação de fluido compreendendo pelo menos uma entrada de injeção de fluido e pelo menos uma saída de drenagem de fluido espaçada a partir de pelo menos uma entrada de injeção de fluido; pelo menos um gerador de plasma configurado para gerar plasma e tendo uma saída de descarga em comunicação de fluido com o espaço interno através da abertura de modo que plasma gerado possa ser descarregado na câmara de compressão de plasma; um aparelho gerador de cavidade de vórtice compreendendo: um primeiro meio de giro tendo uma superfície de face giratória montada giratoriamente no interior da câmara de compressão de plasma; um segundo meio de giro espaçado a partir do primeiro meio de giro e tendo uma superfície de face giratória montada giratoriamente no interior da câmara de compressão de plasma, a superfície de face giratória do segundo meio de giro sendo coaxial com e voltada para a superfície de face giratória de primeiro meio de giro, em que o sistema de circulação de fluido é configurado para circular o fluido para dentro da câmara de compressão de plasma por injeção do mesmo através de pelo menos uma entrada de injeção de fluido e drenar o mesmo para fora através de pelo menos uma saída de drenagem de fluido pelo menos um motor configurado para girar o primeiro meio de giro e o segundo meio de giro, um controlador em comunicação elétrica com o pelo menos um motor e configurado para ajustar, quando o fluido é injetado na câmara de compressão de fluido e é um fluido de rotação, uma velocidade rotacional do primeiro meio de giro para corresponder a um fluxo tangencial local do fluido de rotação na localização do primeiro meio de giro, e uma velocidade rotacional do segundo meio de giro para corresponder a um fluxo tangencial local do fluido em rotação na localização do segundo meio de giro; em que o controlador é ainda configurado para girar o primeiro e o segundo meios de giro de modo que, quando o fluido é injetado na câmara de compressão de plasma: uma cavidade de vórtice no fluido se estende entre o primeiro meio de giro e o segundo meio de giro, a cavidade de vórtice tendo uma primeira extremidade que senta na superfície de face giratória do primeiro meio de giro e uma segunda extremidade que senta na superfície de face giratória do segundo meio de giro; e uma parede da cavidade de vórtice está substancialmente livre de ondulações; em que pelo menos um do primeiro e do segundo meios de giro compreendem uma abertura central circundada por um aro sólido tendo uma largura suficiente para suportar a cavidade de vórtice, a abertura central sendo alinhada com a saída de descarga do gerador de plasma e a abertura da câmara de compressão de plasma, de modo que o plasma descarregado pelo gerador de plasma entre na cavidade de vórtice; e um gerador de onda de pressão configurado para gerar uma onda de pressão no fluido de rotação, a onda de pressão gerada cedendo a cavidade de vórtice e comprimindo o plasma retido na mesma.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma saída de drenagem é coaxial com o primeiro e o segundo meios de giro.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos um meio de giro com a abertura central é um tubo oco e a superfície de face giratória compreendendo a abertura central circundada pelo aro sólido está em uma extremidade do tubo oco.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o tubo oco compreende ainda uma parede lateral interna com uma fenda estendendo ao longo de uma circunferência da mesma, uma tampa móvel e um acionador em comunicação com a tampa móvel, o acionador sendo configurado para acionar a tampa móvel entre uma primeira posição que fecha a abertura central e uma segunda posição que não fecha a abertura central.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um motor operável para girar o primeiro e o segundo meios de giro em uma velocidade rotacional predeterminada.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um motor compreende dois motores, os dois motores compreendendo um primeiro motor acoplado ao primeiro meio de giro e um segundo motor acoplado ao segundo meio de giro.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo meios de giro compreendem ainda, cada um, uma pluralidade de aletas conectadas a e estendendo na direção contrária de uma superfície inferior do primeiro e do segundo meios de giro de modo que a pluralidade de aletas seja orientada substancialmente perpendicular a uma direção rotacional do fluido de rotação.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a câmara de compressão de plasma compreende um fluido de rotação.

23. Método para gerar uma cavidade de vórtice em um sistema de compressão de plasma caracterizado pelo fato de compreender: fornecer um primeiro meio de giro no interior de uma câmara de compressão de plasma, e um segundo meio de giro no interior da câmara de compressão de plasma espaçado do primeiro meio de giro, em que o primeiro e o segundo meios de giro compreendem, cada um, uma superfície de face giratória montada no interior da câmara de compressão de plasma coaxial com e voltada entre si, circular um fluido no interior de uma câmara de compressão de plasma com momento angular suficiente para formar uma cavidade de vórtice que estende entre o primeiro e o segundo meios de giro; e girar as superfícies de face giratórias do primeiro e do segundo meios de giro a uma velocidade tal que: uma velocidade rotacional do primeiro meio de giro corresponda a um fluxo tangencial local do fluido de circulação na localização do primeiro meio de giro, e uma velocidade rotacional do segundo meio de giro corresponda a um fluxo tangencial local do fluido de circulação do segundo meio de giro; uma parede da cavidade de vórtice está substancialmente livre de ondulações; e uma primeira extremidade da cavidade de vórtice seja assentada na superfície de face giratória do primeiro meio de giro e uma segunda extremidade oposta da cavidade de vórtice é assentada na superfície de face giratória do segundo meio de giro.