NAUČNOTEHNIČKE  INFORMACIJE

Vojnotehnički institut Beograd

KATALOG IZDANJA

IZDAVAČ

ćirilica

eglish

francia

22-

ISTRAŽIVANJE TURBULENTNOG RANKINOVOG VRTLOGA U CEVI IZA KOLA AKSIJALNOG VENTILATORA PRIMENOM OPTIČKIH (PIV I LDA) MERNIH METODA I VIZUALIZACIJE

Đorđe S. Čantrak

Izvod: Turbulencija, kao jedan od nerešenih problema klasične fizike, privlači pažnju brojnih istraživača. Na ovom mestu je prikazano istraživanje turbulentnog vihornog strujanja, sa profilom obimske brzine karakterističnim za prinudno-potencijalni, Rankinov vrtlog, u cevi primenom dve optičke merne metode za merenje brzine strujanja PIV/PIV (particleimage velocimetry) i LDA (laser Dopler anemometrije). Predstavljeni rezultati, kao i sam tekst publikacije, svojim većim delom, predstavljaju izvode iz doktorske disertacije autora, kao i njegovih autorskih i koautorskih naučnih radova.

Analize statističkih karakteristika proučavanog turbulentnog vihornog strujanja u cevi iza kola aksijalnog ventilatora, koje je projektovano tako da generiše Rankinov vrtlog, zasnovane su na najsavremenijim eksperimentalnim istraživanjima, primenom optičkih mernih tehnika PIV i LDA. Korišćene su stereo PIV anemometrija, kao i stereo PIV anemometrija sa brzim kamerama i laserima (stereo TR PIV, stereotime-resolved PIV), kao i jednokomponentni i dvokomponentni LDA sistemi. Prikazani  su neki od dobijenih eksperimentalnih rezultata, i ukratko je izloženo objašnjenje principa njihovog rada. Prezentovane su brojne mogućnosti analize dobijenih eksperimentalnih rezultata. Izložen je korišćeni matematički aparat za složene analize. Uz pomoć korelaciono-spektralne teorije turbulencije data je matematička interpretacija strukturalne analize turbulencije. Predstavljena su fizička tumačenja složenih međudejstava srednjeg i fluktuacionog brzinskog polja koja karakterišu procese turbulentnog prenosa.

Posebno se proučava fenomen precesije vrtložnog jezgra. Pri tome se analiziraju uticaji Rejnoldsovog i vihornog broja, kao i broja obrtaja aksijalnog ventilatora na ove pojave. Fizička interpretacija eksperimentalnih podataka ukazuje na značajna strukturalna svojstva vrtložnog turbulentnog jezgra i smicajnog sloja. Eksperimentalno-korelacionom analizom istražuje se evolucija statističkih karakteristika i korelacionih momenata, na osnovu čega se zaključuje o izrazitoj nehomogenosti i anizotropnosti turbulencije. Izmerene raspodele turbulentnih napona pomoću merne tehnike stereo TR PIV, omogućile su formiranje invarijantnih mapa anizotropnosti, tako da je razmatrana anizotropnost i struktura turbulencije u jezgru, smicajnom sloju i osnovnom strujanju. Dodatne fizičke informacije o strukturi turbulencije dobijene su iz eksperimentalno određenih autokorelacionih funkcija i integralnih razmera turbulencije, kao i pomoću analize spektralne funkcije obimskih fluktuacionih brzina.

Ključne reči: turbulencija, Rankinov vrtlog, aksijalni ventilator, anizotropnost, invarijante; LDA; PIV.