RU2081357C1 - Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2081357C1
RU2081357C1 SU5005900A RU2081357C1 RU 2081357 C1 RU2081357 C1 RU 2081357C1 SU 5005900 A SU5005900 A SU 5005900A RU 2081357 C1 RU2081357 C1 RU 2081357C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow
continuous medium
turbulent flow
laminarization
channel
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Геннадий Ираклиевич Кикнадзе
Иван Александрович Гачечиладзе
Валерий Григорьевич Олейников
Original Assignee
Геннадий Ираклиевич Кикнадзе
Иван Александрович Гачечиладзе
Валерий Григорьевич Олейников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Ираклиевич Кикнадзе, Иван Александрович Гачечиладзе, Валерий Григорьевич Олейников filed Critical Геннадий Ираклиевич Кикнадзе
Priority to SU5005900 priority Critical patent/RU2081357C1/ru
Priority to PCT/SU1991/000243 priority patent/WO1993013321A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2081357C1 publication Critical patent/RU2081357C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2405—Stationary reactors without moving elements inside provoking a turbulent flow of the reactants, such as in cyclones, or having a high Reynolds-number
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Использование: в энерготехнике. Сущность изобретения: площадь поперечного сечения турбулентного потока плавно уменьшают по ходу движения потока. Поток подают по траектории в виде винтовой линии. Продольная ось канала с площадью поперечного сечения, плавно уменьшающая по ходу движения потока, расположена по винтовой линии с монотонно увеличивающимся или уменьшающимся шагом. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности касается способа и устройства для ламинаризации турбулентного потока сплошной среды.
Изобретение может быть использовано в различных гидравлических и газодинамических системах везде, где требуется обеспечить пропуск больших расходов сплошной среды через малые поперечные сечения с высокой эффективностью, то есть с малыми потерями. Кроме того, изобретение может найти применение в двигателях внутреннего сгорания, различных горелочных и топочных устройствах и технологических установках и устройствах, использующих плазму, а также в различных химических реакторах и аналитических приборах, где требуется свести к минимуму перемешивание жидкостей или газов в потоке.
Известен способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды, при котором площадь поперечного сечения турбулентного потока сплошной среды плавно уменьшают по ходу движения потока
Figure 00000002
. Этот способ осуществляют в устройстве, представляющем собой конфузор с прямолинейной продольной осью симметрии, то есть канал, площадь поперечного сечения которого плавно уменьшается по ходу движения потока. При этом действительно обеспечивается превращение турбулентного потока в ламинарный. Однако при таком способе ламинаризация обеспечивается только в случае, если выполняются соотношения
(ν/u2)du/dx≥ 3,7•10-6 (1)
ReD ≅ 5•104, (2)
где
ν кинематическая вязкость сплошной среды;
u(x) зависимость линейной скорости потока от координаты x вдоль продольной оси потока;
ReD число Рейнольдса по эквивалентному диаметру сечения потока.
Указанные условия ограничивают пропускаемый расход по верхнему пределу ввиду того, что ламиниризация обеспечивается лишь при определенных произведениях приращения линейной скорости потока на длину участка потока, на котором происходит краткое изменение сечения потока. Так, например, для турбулентного потока воздуха при скорости порядка 10 м/с расстояние, на котором поперечное сечение потока изменится в два раза, не должно превышать 0,3 м. Для воды эти цифры будут 1 м/с и 0,2 м. Однако по условию (2) такая длина может быть использована только в определенном диапазоне ReD. Иными словами, указанный способ ламинаризации ограничен определенными геометрическими и расходными параметрами турбулентного потока, что не позволяет универсально применять его в различных областях техники.
В основу изобретения положена задача создания способа и устройства для ламинаризации турбулентного потока сплошной среды, при котором траекторию и поперечное сечение потока формируют таким образом, чтобы обеспечить эффективное затухание вихревых течений любых сплошных сред при любых расходах и геометрических параметрах потока, не приводящих к разрыву сплошности сплошной среды или ее околозвуковому течению.
Поставленная задача решается тем, что в способе ламинаризации турбулентного потока сплошной среды, при котором площадь поперечного турбулентного потока сплошной среды плавно уменьшают по ходу движения потока, в соответствии с изобретением турбулентный поток сплошной среды подают по траектории в виде винтовой линии.
При таком способе обеспечивается затухание вихревых течений в каналах указанной формы, что приводит к устойчивой ламинаризации турбулентного потока при любых параметрах потока.
Поставленная задача также решается тем, что в устройстве для ламинаризации турбулентного потока сплошной среды, содержащем канал с площадью поперечного сечения, плавно уменьшающейся по ходу движения потока, в котором в соответствии с изобретением продольная ось канала расположена по винтовой линии.
При таком устройстве обеспечивается затухание вихревых потоков в каналах указанной формы, что приводит к устойчивой ламиниризации турбулентного потока при любых параметрах потока.
Продольная ось канала может быть расположена по винтовой линии с монотонно увеличивающимся шагом. При этом обеспечивается выпуск потока из устройства с уменьшенной закруткой.
Продольная ось канала может быть расположена по винтовой линии с монотонно уменьшающимся шагом. При этом обеспечивается сопряжение выхода устройства с криволинейной частью приемного тракта или увеличения закрутки потока на выходе из устройства.
На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая осуществление предлагаемого способа; на фиг. 2 устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - вариант устройства с увеличивающимся шагом продольной оси канала.
Как показано на фиг. 1, поток А сплошной среды направляют по траектории 0-0, представляющей собой винтовую линию с шагом t. Поток сплошной среды движется по этой траектории таким образом, что его поперечное сечение плавно уменьшается по ходу движения потока. Этого можно достичь, направляя поток по конфузорному каналу или же сжимая поток другими средствами, например электромагнитным полем.
При движении по описанной траектории с плавным уменьшением поперечного сечения потока в нем затухают вторичные вихревые течения, благодаря чему происходит устойчивая ламинаризация потока. Указанный процесс происходит при любых параметрах (n /u2) du/dx и ReD, при этом скорость ограничена разрывом сплошности для жидкостей и околозвуковыми скоростями для газов.
Как показано на фиг. 2, устройство для ламинаризации турбулентного потока сплошной среды представляет собой канал 1 с площадью поперечного сечения, плавно уменьшающейся по ходу движения потока (фиг. 3, 4). Продольная ось О1-O1 канала 1 расположена по винтовой линии. Шаг t этой винтовой линии монотонно уменьшается по ходу движения потока, то есть t1>t2. При этом обеспечивается сопряжение выхода 2 устройства с криволинейной частью приемного тракта (не показано) или увеличение закрутки потока на выходе из устройства.
Как показано на фиг. 5, устройство имеет аналогичную конструкцию, где одинаковые элементы обозначены теми же позициями. Отличие состоит в том, что продольная ось O1-O1 канала 1 расположена по винтовой линии, шаг t которой монотонно увеличивается по ходу движения потока, то есть t3<t4. При этом обеспечивается выпуск потока из устройства с уменьшенной закруткой.
Работа описанных выше вариантов устройств ничем не отличается от того, что изложено в описании предлагаемого способа, приведенном выше.

Claims (4)

1. Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды, при котором площадь поперечного сечения турбулентного потока сплошной среды плавно уменьшают по ходу движения потока, отличающийся тем, что турбулентный поток сплошной среды подают по траектории в виде винтовой линии.
2. Устройство для ламинаризации турбулентного потока сплошной среды, содержащее канал с площадью поперечного сечения, плавно уменьшающейся по ходу движения потока, отличающееся тем, что продольная ось канала расположена по винтовой линии.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что продольная ось канала расположена по винтовой линии с монотонно увеличивающимся шагом.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что продольная ось канала расположена по винтовой линии с монотонно уменьшающимся шагом.
SU5005900 1991-10-30 1991-10-30 Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления RU2081357C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5005900 RU2081357C1 (ru) 1991-10-30 1991-10-30 Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления
PCT/SU1991/000243 WO1993013321A1 (en) 1991-10-30 1991-11-26 Method and device for laminarization of turbulent flow of continuous medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5005900 RU2081357C1 (ru) 1991-10-30 1991-10-30 Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2081357C1 true RU2081357C1 (ru) 1997-06-10

Family

ID=21587116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5005900 RU2081357C1 (ru) 1991-10-30 1991-10-30 Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2081357C1 (ru)
WO (1) WO1993013321A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101666344B (zh) * 2008-09-03 2010-12-01 中国科学院工程热物理研究所 扩稳增效的等离子体流动控制方法
CN103047186A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 中国科学院工程热物理研究所 一种实现压气机扩稳的非定常等离子体激励方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2085146B (en) * 1980-10-01 1985-06-12 Gen Electric Flow modifying device
JPH0660640B2 (ja) * 1985-09-09 1994-08-10 清之 堀井 管路に螺旋流体流を生成させる装置
SU1560844A1 (ru) * 1988-03-04 1990-04-30 Джамбулский гидромелиоративно-строительный институт Устройство дл закручивани потока

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Patel V.C., Head M.R. Reversion of Turbulent to Laminar Flow. J. of Fluid Mechanics, 1968. v.34, p.371. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1993013321A1 (en) 1993-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5300211B2 (ja) 管内流制御方法、管路要素、流体機器および流体機器システム
Taylor et al. Curved ducts with strong secondary motion: velocity measurements of developing laminar and turbulent flow
Steinke et al. Single-phase heat transfer enhancement techniques in microchannel and minichannel flows
Cockrell et al. A review of incompressible diffuser flow: a reappraisal of an article by GN Patterson entitled ‘Modern diffuser design’which was published in this journal twenty‐five years ago
Miller et al. Control of three-dimensional phase dynamics in a cylinder wake
EP2111916A1 (en) Mixing device for mixing a gas with an additive fluid
EP0257834B1 (en) Jet pump
EP0679812A4 (en) PROFILED SURFACE.
Chanson et al. Air entrainment by two-dimensional plunging jets: the impingement region and the very-near flow field
EP0869844A1 (en) Turbulence inducer in chemical reactor
RU2081357C1 (ru) Способ ламинаризации турбулентного потока сплошной среды и устройство для его осуществления
Moody Maximum discharge rate of liquid-vapor mixtures from vessels
Hoge et al. Choked flow-A generalization of the concept and some experimental data.
Yeh et al. Pipeflow downstream of a reducer and its effects on flowmeters
JPH0854490A (ja) 荷電粒子の付着を抑制する方法及び装置
JP5677507B2 (ja) 管内流制御方法、管路要素、流体機器および流体機器システム
CN116735148A (zh) 一种基于引射原理的水洞实验装置、系统及方法
Chen Growth of the boundary layer on a spherical gas bubble
SU887821A1 (ru) Колено трубопровода
Hoang et al. The distortion of a jet by coil inserts
Anderson et al. Developing flow in S-shaped ducts
Barnea et al. Stability of annular flow
SU1556728A1 (ru) Смеситель
RU1779283C (ru) Способ формировани закрученных потоков сплошных сред
SU1657229A1 (ru) Жидкоструйное сопловое устройство

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061031