Научнотехничке информације

Војнотехнички институт Београд

КАТАЛОГ ИЗДАЊА

ИЗДАВАЧ

latinica

eglish

francia

ИСТРАЖИВАЊЕ ТУРБУЛЕНТНОГ РАНКИНОВОГ ВРТЛОГА У ЦЕВИ ИЗА КОЛА АКСИЈАЛНОГ ВЕНТИЛАТОРА ПРИМЕНОМ ОПТИЧКИХ (ПИВ И ЛДА) МЕРНИХ МЕТОДА И ВИЗУАЛИЗАЦИЈЕ

Ђорђе С. Чантрак

Извод: Турбуленција, као један од нерешених проблема класичне физике, привлачи пажњу бројних истраживача. На овом месту је приказано истраживање турбулентног вихорног струјања, са профилом обимске брзине карактеристичним за принудно-потенцијални, Ранкинов вртлог, у цеви применом две оптичке мерне методе за мерење брзине струјања ПИВ/PIV (particle image velocimetry) и ЛДА (ласер Доплер анемометрије). Представљени резултати, као и сам текст публикације, својим већим делом, представљају изводе из докторске дисертације аутора, као и његових ауторских и коауторских научних радова.

Анализе статистичких карактеристика проучаваног турбулентног вихорног струјања у цеви иза кола аксијалног вентилатора, које је пројектовано тако да генерише Ранкинов вртлог, засноване су на најсавременијим експерименталним истраживањима, применом оптичких мерних техника ПИВ и ЛДА. Коришћене су стерео ПИВ анемометрија, као и стерео ПИВ анемометрија са брзим камерама и ласерима (стерео ТР ПИВ, stereo time-resolved PIV), као и једнокомпонентни и двокомпонентни ЛДА системи. Приказани  су неки од добијених експерименталних резултата, и укратко је изложено објашњење принципа њиховог рада. Презентоване су бројне могућности анализе добијених експерименталних резултата. Изложен је коришћени математички апарат за сложене анализе. Уз помоћ корелационо-спектралне теорије турбуленције дата је математичка интерпретација структуралне анализе турбуленције. Представљена су физичка тумачења сложених међудејстава средњег и флуктуационог брзинског поља која карактеришу процесе турбулентног преноса.

Посебно се проучава феномен прецесије вртложног језгра. При томе се анализирају утицаји Рејнолдсовог и вихорног броја, као и броја обртаја аксијалног вентилатора на ове појаве. Физичка интерпретација експерименталних података указује на значајна структурална својства вртложног турбулентног језгра и смицајног слоја. Експериментално-корелационом анализом истражује се еволуција статистичких карактеристика и корелационих момената, на основу чега се закључује о изразитој нехомогености и анизотропности турбуленције. Измерене расподеле турбулентних напона помоћу мерне технике стерео ТР ПИВ, омогућиле су формирање инваријантних мапа анизотропности, тако да је разматрана анизотропност и структура турбуленције у језгру, смицајном слоју и основном струјању. Додатне физичке информације о структури турбуленције добијене су из експериментално одређених аутокорелационих функција и интегралних размера турбуленције, као и помоћу анализе спектралне функције обимских флуктуационих брзина.

Кључне речи: турбуленција, Ранкинов вртлог, аксијални вентилатор, анизотропност, инваријанте; ЛДА; ПИВ.