Experimental and Theoretical Analysis of Flow Structure in the Vortex Chamber with End Jet Control

In order to find low-powered control system of working flows in vortex chambers (VC) of energetic and technological equipment the compound structure of shear current in one of the most powerful vortex formation (“central quasi-solid vortex” — CQSV) inside of VC dead-end zone was investigated under condition of closed coaxial end jet control actions. The principle of mutual receptivity of vortex structures on macrolevel was taken as a basis upon study of geometric and operating characteristics of these actions. Realization of elaborated gas flows visualization, instrumentation technology and analysis of lines of equal axial velocities distribution in VC dead end part allowed proposal of simple and effective ejector scheme of CQSV and control jet interaction. As result of theoretical extension of experimental data investigation, the integral parameter of transfer processes efficiency in VC working mediums — utilization of CQSV kinetic energy is offered. Important practical problem of mixing process approximate optimization in the VC was solved by rational selection of flow discharges correlation between control jets and outlet stream from camera.

Publication year: 
2014
Issue: 
2
УДК: 
532.527:533.697.5
С. 76–87.,Іл. 9. Табл. 1. Бібліогр.: 15 назв.
References: 

1. Гольдштик М.А. Вихревые потоки. — Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1981. — 366 с.
2. Гупта А., Лили Д., Сайред Н. Закрученные потоки: пер. с англ. — М.: Мир, 1987. — 588 с.
3. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил. Т. 3. Закрученные потоки / А.А. Халатов, А.А. Авраменко, И.В. Шевчук. — К.: Ин-т теплофизики НАН Украины, 2000. — 474 с.
4. Макаренко Р.А., Турик В.Н. Кинематика течения в тупиковой части вихревой камеры // Прикл. гидромех. — 2001. — 3(75), № 1. — С. 46—51.
5. Бабенко В.В., Турик В.Н. Макет вихревых структур в вихревой камере // Прикл. гидромех. — 2008. — 10(82), №3. — С. 3—19.
6. Турик В.Н., Бабенко В.В., Милюков Д.Е. О динамическом методе управления структурой течения в вихревой камере // Восточно-европейский журн. передових технол. — 2012. — № 5/7 (59). — С. 52—59.
7. U.T. Bodewadt, “Die Drehstromung uber festen Grund,” Z. Angew. Math. Mech., vol. 20, pp. 241—253, 1940.
8. Патент України № 3443 U МПК 7 В01F 5/00, 2004., Камера змішування з додатковими соплами / В.М. Турик, В.В. Бабенко, В.Г. Рожавський. — Опуб. 15.11.2004; Бюл. 11.
9. Турик В.Н., Мілюков Д.Е. К выбору способа управления структурой течения в тупиковой части вихревой камеры // Вісн. НТУУ “КПІ”: Машинобудування. — 2011. — № 63. — С. 70—73.
10. Babenko V.V., “Control of the coherent vortical structures of a boundary layer,” Aerodynamic Drag Reduction Technologies, Proc. of the CEAS / DragNet European Drag Reduction Conf., Potsdam, Germany, SpringerVerlag Berlin Heidelberg, 2001, рр. 341—350.
11. Турик В.Н. О взаимной восприимчивости вихревих структур и управлении ими // Вісн. НТУУ “КПІ”: Машинобудування. — 2009. — № 56. — С. 286—299.
12. Теория турбулентних струй / Г.Н. Абрамович, Т.А. Гиршович, С.Ю. Крашенников и др. / Под ред. Г.Н. Абрамовича. — М.: Наука, 1984. — 716 с.
13. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил. Т. 4. Инженерное и технологическое оборудование / А.А. Халатов, А.А. Авраменко, И.В. Шевчук. — К.: Ин-т теплофизики НАН Украины, 2000. — 212 с.
14. Христианович С.А. О расчете эжектора // Промышленная аэродинамика (Сб. стат.). — М.: ЦАГИ. Бюро новой техники НКАП, 1944. — С. 3—17. 1
5. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. Ч. 1. — М.: Наука, 1991. — 600 с.

References [transliteration]: 

1. Gol'dshtik M.A. Vikhrevye potoki. – Novosibirsk: Nauka, Sib. otdelenie, 1981. – 366 s.
2. Gupta A., Lili D., Saĭred N. Zakruchennye potoki: per. s angl. – M.: Mir, 1987. – 588 s.
3. Teploobmen i gidrodinamika v poli͡akh t͡sentrobezhnykh massovykh sil. T. 3. Zakruchennye potoki / A.A. Khalatov, A.A. Avramenko, I.V. Shevchuk. – K.: In-t teplofiziki NAN Ukrainy, 2000. – 474 s.
4. Makarenko R.A., Turik V.N. Kinematika techenii͡a v tupikovoĭ chasti vikhrevoĭ kamery // Prikl. gidromekh. – 2001. – 3(75), # 1. – S. 46–51.
5. Babenko V.V., Turik V.N. Maket vikhrevykh struktur v vikhrevoĭ kamere // Prikl. gidromekh. – 2008. – 10(82), #3. – S. 3–19.
6. Turik V.N., Babenko V.V., Mili͡ukov D.E. O dinamicheskom metode upravlenii͡a strukturoĭ techenii͡a v vikhrevoĭ kamere // Vostochno-evropeĭskiĭ zhurn. peredovikh tekhnol. – 2012. – # 5/7 (59). – S. 52–59.
7. U.T. Bodewadt, “Die Drehstromung uber festen Grund,” Z. Angew. Math. Mech., vol. 20, pp. 241–253, 1940.
8. Patent Ukraïny # 3443 U MPK 7 V01F 5/00, 2004., Kamera zmishuvanni͡a z dodatkovymy soplamy / V.M. Tu–ryk, V.V. Babenko, V.H. Roz͡havs′kyĭ. – Opub. 15.11.2004; Bi͡ul. 11.
9. Turyk V.N., Mili͡ukov D.E. K vыboru sposoba upravlenyi͡a strukturoĭ techenyi͡a v tupykovoĭ chasty vykhrevoĭ kamerы // Visn. NTUU “KPI”: Mashynobuduvanni͡a. – 2011. – # 63. – S. 70–73.
10. Babenko V.V., “Control of the coherent vortical structures of a boundary layer,” Aerodynamic Drag Reduction Technologies, Proc. of the CEAS / DragNet European Drag Reduction Conf., Potsdam, Germany, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001, рр. 341–350.
11. Turik V.N. O vzaimnoĭ vospriimchivosti vikhrevikh struktur i upravlenii imi // Vіsn. NTUU “KPІ”: Mashinobuduvanni͡a. – 2009. – # 56. – S. 286–299.
12. Teorii͡a turbulentnikh struĭ / G.N. Abramovich, T.A. Girshovich, S.I͡U. Krashennikov i dr. / Pod red. G.N. Abramovicha. – M.: Nauka, 1984. – 716 s.
13. Teploobmen i gidrodinamika v poli͡akh t͡sentrobezhnykh massovykh sil. T. 4. Inzhenernoe i tekhnologicheskoe oborudovanie / A.A. Khalatov, A.A. Avramenko, I.V. Shevchuk. – K.: In-t teplofiziki NAN Ukrainy, 2000. – 212 s.
14. Khristianovich S.A. O raschete ėzhektora // Promyshlennai͡a aėrodinamika (Sb. stat.). – M.: T͡SAGI. Bi͡uro novoĭ tekhniki NKAP, 1944. – S. 3–17.
15. Abramovich G.N. Prikladnai͡a gazovai͡a dinamika. Ch. 1. – M.: Nauka, 1991. – 600 s.

AttachmentSize
2014-2-12.pdf695.72 KB