About dynamic method of flow structure control in vortex chamber

Authors

  • Владимир Николаевич Турик Institute of Mechanical Engineering National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» 37 Peremogy Avenue, case 1, auditory 255-1, Kyiv, Ukraine, Ukraine
  • Виктор Витальевич Бабенко Institute of Hydromechanics of NAS of Ukraine 8/4 Zhelyabov Street, Office 603, Kyiv, Ukraine, Ukraine
  • Дмитрий Евгеньевич Милюков Institute of Mechanical Engineering National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» 37 Peremogy Avenue, case 1, auditory 255-1, Kyiv, Ukraine, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2012.4159

Keywords:

experimental research, heat and mass transfer control, coherent vortical structures, vortex chamber, control streaming flow, quasi-tornado vortex pair.

Abstract

The work is dedicated to choice of the way of heat and mass transfer control in vortex chambers according to different appointment. The version of dynamic method of flow structure control in vortex chamber by means of influence on powerful coherent vortex formation in chamber dead-end region is proposed. The knowledge lack about initiation and evolution of this discovered recently coherent vortical phenomenon caused organization of experimental research by a pneumometric method for determination of influence of the turbulent flooded stream, injecting through a dead-end nozzle, on current structure in dead-end part of cylindrical vortex chamber. The visualization data of flow structure were obtained by means of cameras and digital video camera. On the basis of the visualization pictures analysis and constructed speed fields the interaction features of the butt-end stream with the most power sated vortex formation defining the general structure of the current in dead-end and flowing (active) parts of the vortex chamber are shown. It is shown that conjunction by directions of the control streaming flow and the powerful coherent vortex gives steady oscillated circular rotation of the flow on inside wall along the chamber axis. Opposite direction of the dead-end control streaming flow leads to formation of quasi-tornado vortex pair on chamber wall. Results of the investigation are of great interest for designers of the vortex chambers in power, metallurgical, chemistry engineering, aircraft industry etc.

Author Biographies

Владимир Николаевич Турик, Institute of Mechanical Engineering National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» 37 Peremogy Avenue, case 1, auditory 255-1, Kyiv, Ukraine

PhD, associate professor

Applied hydroairmechanics and mechatronic department

Виктор Витальевич Бабенко, Institute of Hydromechanics of NAS of Ukraine 8/4 Zhelyabov Street, Office 603, Kyiv, Ukraine

D.E., Professor

Department of information systems in hydromechanics and ecology

Дмитрий Евгеньевич Милюков, Institute of Mechanical Engineering National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» 37 Peremogy Avenue, case 1, auditory 255-1, Kyiv, Ukraine

Postgraduate student

Applied hydroairmechanics and mechatronic department

References

  1. Кутателадзе, С. С. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках [Текст] / С. С. Кутателадзе, Э. П. Волчков, В. И. Терехов. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 283 с.
  2. Халатов, А. А. Теплообмен и гидродинамика в полях центробежных массовых сил [Текст]. Т. 3. Закрученные потоки / А. А. Халатов, А. А. Авраменко, И. В. Шевчук. – К. : Институт теплофизики НАН Укаины, 2000. – 474 с.
  3. Гупта, А. Закрученные потоки [Текст]: пер. с англ. / А. Гупта, Д. Лилли, Н. Сайред. – М. : Мир, 1987. – 588 с.
  4. Гольдштик, М. А. Вихревые потоки [Текст] / М. А. Гольдштик. – Новосибирск: Наука, Сиб. Отделение, 1981. – 366 с.
  5. Турик, В. Н. Обобщенные характеристики тангенциальных течений в тупиковой части вихревой камеры [Текст] / В. Н. Турик, Р. А. Макаренко // Вестник НТУ Украины КПИ: Машиностроение. – 2000. – №38. – С. 38–44.
  6. Макаренко, Р. А. Кинематика течения в тупиковой части вихревой камеры [Текст] / Р. А. Макаренко, В. Н. Турик // Прикладная гидромеханика. – 2001. – 3(75), №1. – С. 46–51.
  7. Бабенко, В. В. Вихори Гьортлера над увігнутою поверхнею вхідної частини вихрової камери [Текст] / В. В. Бабенко, А. В. Воскобійник, В. А. Воскобійник, В. М. Турик // Прикладна гідромеханіка. – 2003. - №2(28). – С. 105–110.
  8. Бабенко, В. В. Макет вихревых структур в вихревой камере [Текст] / В. В. Бабенко, В. Н. Турик // Прикладная гидромеханика. – 2008. – 10(82), №3. – С. 3–19.
  9. Турик, В. Н. О взаимной восприимчивости вихревых структур и управления ими [Текст] / В. Н. Турик // Вестник НТУ Украины КПИ: Машиностроение. – 2009. – №56. – С. 286–299.
  10. Турик, В. Н. К выбору способа управления структурой течения в тупиковой части вихревой камеры [Текст] / В. Н. Турик, Д. Е. Милюков // Вестник НТУ Украины КПИ: Машиностроение. – 2011. – №63. – С. 70–73.
  11. Бабенко, В. В. Взаимодействие пограничного слоя с трехмерными возмущениями [Текст] / В. В. Бабенко, Аббас Фадиль Махмуд, Н.А.Гнитецкий // Прикладная гидромеханика. – 2011. – 13(85), №2. – С. 3–21.
  12. 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: 341–350.
  13. Boedewadt, U. T. Die Drehstromung uеber festen Grund // Z. Angew. Math. Mech. – 1940. - 20. – P. 241–253.
  14. Вулис, Л. А. Теория струй вязкой жидкости [Текст] / Л. А. Вулис, В. П. Кашкаров. – М. : Наука, 1965. – 432 с.
  15. Леонтьева, Т. П. Исследование аэродинамики плоской струи во встречном однородном потоке [Текст] / Т. П. Леонтьева, Б. П. Устименко // Труды Института энергетики АН Каз. ССР. – Т. 3. – 1961.

Published

2012-10-09

How to Cite

Турик, В. Н., Бабенко, В. В., & Милюков, Д. Е. (2012). About dynamic method of flow structure control in vortex chamber. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7(59), 52–59. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2012.4159

Issue

Section

Applied mechanics