Неоткрытые эффекты в вихревой динамике - страница 4

Практические работы по изучению турбулентной структуры потоков в вихревых трубах затруднены. Это связано в первую очередь с их относительно малыми габаритами.

Термодинамическая эффективность процесса терморазделения в

вихревых трубах зависит в первую очередь от

степени расширения первичного вихре образующего потока.

π=P1/P0.

Где:

Р1 – давление в потоке на входе в вихревую трубу.

Р1 – давление среды, в которую происходит истечение.

Инверсный вихревой эффект

После проведения многочисленных практических работ в области детонационного горения в вихревых трубах обнаружен инверсивный вихревой эффект.

В вихревую трубу подаётся поток детонационного горения с температурой волнового фронта порядка 2000 градусов.

Волны детонационного горения формируют авто волновой высокоскоростной высокотемпературный поток следующих друг за другом волн детонационного горения и сжатия

На выходе вихревая труба формирует потоки с инверсивным терморазделением. В центральной части формируется горячий поток, в периферийной части – относительно холодный поток.

Эксперимент

Изготовлена прямоточная вихревая труба диаметром 100 мм, см. рис. № 1. Тангенциально приварен входной патрубок диаметром 32 мм.

Рис. № 1. Внешний вид прямоточной вихревой трубы без терморазделительного конуса

В качестве источника волн детонационного горения в экспериментах использовалась самая простая конструкция детонационной бесклапанной горелки трубчатой формы с непосредственной инжекцией воздуха газом (пропаном), см. рис. № 2. Частота следования волн детонационного горения 1 гц.

Рис. № 2. Источник волны детонационного горения – трубчатая импульсная детонационная горелка.

В первую очередь проверялась возможность формирования в вихревой трубе вихревого потока на скоростях входного линейного потока 2000 м/с. Было сомнение, что на таких скоростях вместо вихревого потока в трубе будет идентифицироваться сильно турбулентный аксиальный поток. Эксперименты подтвердили, что это не так.

На рис. № 3 показана визуализация огненного закрученного потока волны детонационного горения с температурой по свечению 1600 градусов.

Рис. № 3. Огненный закрученный поток волны детонационного горения.

Завещающий этап эксперимента – детонационное горение в вихревой прямоточной трубе Ранка-Хилша.

В вихревой трубе использовались три съёмных конуса с углом раскрытия в 45 градусов и диаметрами проходных сечений: 60, 50 и 40 мм, см. рис. № 4.