Как закрутить воздушный поток в трубе
Обновлено: 16.07.2024
Как закрутить воздушный поток в трубе
Как создать аэродинамический или гидродинамический энергогенератор с КУМ в 1000%?
В одной из своих статей я в виде схемы начального уровня, не вдаваясь в подробности, предлагал использовать для генерации энергии подъёмную силу (рис.1), о которой мы, даже летая на самолетах, особенно не вспоминаем. И как-то это предложение читателей моих особо не заинтересовало. Между тем, тут скрыты огромные резервы, о которых не задумываются даже ведущие конструкторы самолетов и других летательных аппаратов. То, что самолет летает, опираясь на силу разума человека, известно всем, а вот о таком показателе как отношение подъемной (вертикальной) силы к силе сопротивления (горизонтальной) мало кто задумывается, кроме, может быть, конструкторов самолетов.
Рис.1. Использование подъёмной силы крыла в энергогенераторе.
Между тем подъемная сила и сила горизонтальной тяги создаются прямо или косвенно суммарной тягой моторов, установленных на самолете. Самолёт (он же аэроплан) — летательный аппарат (ЛА) тяжелее воздуха для полётов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу и неподвижного относительно других частей аппарата крыла, создающего подъемную силу. Особенность самолета в том, что его двигательная установка, разгоняя самолет и поддерживая его движение в горизонтальном относительно земли направлении одновременно создает аэродинамическим способом за счет собой формы крыльев и фюзеляжа огромную подъемную силу, что позволяет самолетам быть универсальным видом транспорта как гражданского, так и военного назначения, а в военном деле это еще грозная боевая машина (рис.2).
Рис.2. Гражданский и военный самолёты.
Основная часть подъемной силы у самолетов классических схем создается крыльями, хотя в последнее время ведутся работы по созданию самолетов, у которых подъемная сила создается в основном фюзеляжем, а крылья играют вспомогательную роль, как плавники у рыбы. Крыло в разрезе показано на рис.3. R – это результирующая сила, Y – подъёмная сила, X – сила сопротивления крылу со стороны воздушного потока.
Рис.3. Силы, действующие на крыло в полете.
При равномерном полете самолета сила Y уравновешивает вес самолета P, а сила сопротивления X уравновешивается силой тяги двигательной установки S, как показано на рис.4. При подъеме и спуске соотношение сил может меняться.
Рис.4. Силы, действующие на самолет при равномерном горизонтальном полёте.
Прекрасно, что людям удалось применить аэродинамическую подъёмную силу в авиации. Но удивительно то, что реализовав это в виде самолетов и вертолетов, люди остановились и не стали использовать аэродинамическую подъемную силу в энергетике. Видимо кому-то показалось, что это невозможно, так как при этом нарушался бы закон сохранения энергии в классическом его изложении.
Именно подъемная сила крыла показывает нам наглядный пример движения без отброса масс в направлении действия данной силы. То, что Жуковскому удалось объяснить причину возникновения подъемной силы взаимодействием присоединенного воздушного вихря с набегающим на крыло воздушным потоком, это замечательно. Но почему никому не бросилось в глаза тот факт, что отброс масс происходит в горизонтальном направлении, а подъемная сила действует в вертикальном? Неужели только потому, что подъемная сила крыльев и фюзеляжа уравновешена силой тяжести самолета? Мол, раз самолет не перемешается по вертикали при полете, то и работы подъемная сила не совершает. А то, что эта подъемная сила поднимает самолет на 10-15 тысяч метров над Землей, это, что не работа? Таким образом, самолет поднимается и садится без отброса масс по вертикали.
За весь полёт результирующая силы тяжести и подъёмной силы совершает работу, равную нулю. Но на участке набора высоты какая сила совершает работу в поле тяжести Земли? Ясно, что не сила тяжести, а разность между подъёмной силой и силой тяжести. Понимаете, разность этих сил позволяет за какие-то минуты поднять самолет на 10 тысяч метров. А что сделает подъемная сила, если силы тяжести не будет? Совершит еще большую работу. Надо только правильно разместить крыло в поле тяжести и правильно выбрать направление воздушного потока, который можно специально закрутить винтом в вихрь. Конечно сопротивление воздуха будет снижать коэффициент К, но правильно подобрав параметры набегающего, закрученного в вихрь потока можно добиться заметной скорости перемещения.
Тратим на создание мощности набегающего потока 2 кватта, а получаем с крыла 10-20 кватт. Закон сохранения энергии при этом не нарушается, так как в системе, формирующей набегающий поток КПД явно будет меньше 100%, с крыла нельзя будет снять больше 100% от той мощности, которая будет формироваться подъемной силой. Но коээфициент усиления мощности (КУМ) будет явно больше 100%, если повезет, то все 1000%. Нам могло бы для начала хватить и 300%, нужную мощность можно было бы получать за счет каскадов аэродинамических усилителей. В первом каскаде для создания потока воздуха можно было бы использовать человека или осла, а с 3-го каскада снимать уже сотни киловатт.
Мной уже предлагались некоторые усовершенствования ветрогенератора, в котором это принцип был использован. Но у ветрогенератора набегающий воздушный поток имеет природное происхождение, поэтому мощность набегающаго потока контрлировать не всегда возможно. А мы ведь ведем речь о энергогенераторе, выходная мощность которого могла бы регулироваться мощностью набегающего воздушного потока. Поэтому колесо на рис 6 можно разместить в аэродинамической трубе или её аналоге и снимать с оси можность в несколько раз большую мощности набегающего потока, даже при условии КПД ветроустановки в пределах 25-30%. Это только один из вариантов использования подъемной силы в энергетике. Можно поток воздуха или воды подавать под давлением из центра энергетической установки, а отсасывать на периферии. В этом случае крылья-лопасти надо будет повернуть на 90 градусов вокруг оси центр-периферия. Это решено оригинально Шаубергером в его двигателе, но об этом чуть ниже.
Рис.6. Возможный вариант ветрового колеса, в котором используется подъемная сила крыла.
Что касается того, что вращающеся колесо будет отклонять поток в направлении своего вращения и тем самым формировать сопротивление, возможно довольно заметное, то это можно учесть, если закрутить воздушный поток так, как делал это Шаубергер в своих разнообразных устройствах, использующих силу воды.
Например, Шаубергер обнаружил, при вытекании воды из отверстия или после обтекания валуна правильной яйцеобразной формы водный поток закручивается в сложную спираль (рис.7).
Рис.7. Пример закрутки водного потока при сливе через отверстие внизу сосуда или обтекании валуна яйцевидной формы.
Виктор Шаубергер использовал энергию и силу закрученного в такую спираль водного потока с помощью своей водяной сосущей трубины (рис.8). Хорошо видно, что водный поток перед турбиной и спираль на конусе турбины закручены в разные стороны. Турбина вращается в ту же сторону, что и водный, закрученный в спираль поток. Как результат, мощность такой турбины в несколько раз больше, чем следует по классическим формулам гидродинамики, принятыми в гидростроительстве. Всё потому, что турбина врашается не водным потоком напрямую, а за счет «подъемных» гидродинамических сил на каждой спирали турбины 3 и её «крыльях» 4, «мощность» которых (сил) во много раз больше мощности самого водного потока, если оценивать только его массу и скорость без учета характера его взаимодействия с «геометрией» самой турбины. В конце концов «мощность», которая заставляет вал турбины вращаться, формируется на границе турбины и среды.
Рис.8. Турбина Шаубергера.
Так что ничего сверхординарного в турбине Шаубергера нет. Нет там никаких ядерных реакций. Прекрасное знание природы вихрей и водных спиральных потоков позволило ему сделать свои открытия и изобрести множество полезных устройств. Например, двигатель Шаубергера, который работает на том же принципе, на котором работает и сосущая турбина Шаубергера.
На рис.9 я позволил себе соединить несколько рисунков, которые разбросаны в Интернете. На этом рисунке: 1 – это схема сосущей турбины, 2 – схема (сечение) двигателя Шаубергера, 3 – верхняя неподвижная (по идее) волнистая металлическая упругая мембрана, 4 – нижняя вращающаяся волнистая металическая упругая мембрана, 5 – обе мембраны показаны вместе, 6 – вид частично разобранного двигателя, защитный кожух, через верхнее отверстие которого видна верхняя волнистая мембрана.
Рис.9. Как из сосущей турбины можно получить двигатель Шаубергера.
На верхней мембране двигателя Шаубергера имеются ряды наклонных под 45 градусов шелевидных отверстий, которые служат скорее всего для пропуска потоков воздуха, который при работе двигателя должны засасываться через верхнее отверстие кожуха. Эти потоки воздуха, попадая в пространство между верхней и нижней мембраной, по идее, должны закручиваться нижней вращающейся мембраной с тем, чтобы они (потоки) не потеряли своей силы (не разрушились) при своем движении от центра двигателя к периферии, где находится ряд, на первый взгляд, лопастей двигателя, проходя через которые, закрученные потоки воздуха будут, якобы, отдавать свою кинетическую энергию и тем самым вращать ось (вал) двигателя.
Но думаю, что основной вклад с раскрутку вала двигателя Шаубергера вносит непосредственно не кинетическая энергия воздушных потоков, проносящихся в промежутках между «лопастями» турбины, а всем хорошо известная в авиации «подъемная сила», а по краю мембраны 4 расположены не лопасти, а самые настоящие крылья, пусть и очень короткие. Но их много, скорость воздушных потоков огромна, поэтому в сумме получается многотонная подъемная сила, которая не только вращает вал двигателя, но и обеспечивает его самовращение, так как на засасывание воздуха внутрь двигателя требуется не более 10% от мощности двигателя. Поэтому и для первоначальной раскрутки двигателя Шаубергера и поддержания его работы требуется «динамо» небольшой мощности.
На рис.9 я специально поместил схему сосущей турбины Шаубергера, чтобы была видна связь между турбиной и двигателем Шаубергера, чтобы было видно, что оба устройства «получают» энергия за счет грамотного формирования «подъемной» силы, которая направлена перпендикулярно водным или воздушным потокам. Именно подъемная сила превращает любое крыло в движитель своеобразного «вечного» двигателя. А машущее крыло по эффективности раз в 10 превышает крыло жесткое, которое используют в самолетах или вертолетах.
Эта тема нуждается в отдельной статье, а пока остановимся на полученных результатах. И постараемся понять, что подъемная сила, как проявление эффекта Магнуса, имеет аналоги в электродинамике. Это сила Лоренца. Эта сила, которая заставляет вращаться ротор в двигателе постоянного или переменного тока. Это сила, на которую возлагает большие надежды Головко Владимир Павлович (рис.10)
Рис. 10. Принципиальная схема вечного двигателя первого рода.Головко В.П.
Сила F на рис.10 – это и есть сила Лоренца или сила Магнуса. Направление этой силы зависит от того, как закручен вихрь среды вокруг элемента Э. Черные стрелки, идущие от красной зоны к синей – это незавихренные потоки среды. В качестве среды может выступать воздух, вода, любые жидкости или газы. Такой средой может быть и мировая среда под названием ЭФИР. Чтобы создать вечный двигатель, необходимо тело, с которого будем снимать энергию, окружить вихрем (закольцованным потоком) среды, и погрузить все это вместе в поток незавихрённой среды. В результате взаимодействия потоков среды и тела, закольцованный поток среды (цилиндрический вихрь) начнет перемещаться вместе с охваченным им телом перпендикулярно направлению незавихренного потока среды и направление это будет определяться направлением врашения закольцованного потока (вихря) среды. Например, относительно направления незавихренной среды налево, если вихрь будет вращаться по часовой стрелке, или направо, если вихрь будет вращаться против часовой стрелки. В элетродинамике частицы с разноименным зарядом отклоняются по дуге окружности в постоянном магнитном поле в разные стороны. Два параллельных тока притягиваются, если они направлены в одну сторону и отталкиваются, если текут в разные стороны.
Поэтому у крыла самолета появляется подъемная сила, а форель из-за того, что в мощном потоке воды у её хвоста создается область высокого давления, а в области головы давление воды понижается, может подолгу неподвижно находиться в мощных потоках холодной воды. А если ей надо преодолеть водопад в несколько метров высотой, то она с легкостью это совершает, так как подъемная сила тем больше, чем больше скорость водного потока, и для увеличения подъемной силы, которая у рыбы действует вдоль тела, форели достаточно немного поработать своим хвостом (рис.11).
Рис.10. Схема Шаубергера, показывающая механизм, позволяющий форели оставаться неподвижной в мощном водном потоке.
Правда Шаубергер считал, что давление воды в области хвоста ниже, чем в области головы. Но, думаю, что за счет вихрей воды, возникающих вокруг тела форели, потоки воды, а точнее объемы воды, в области хвоста начинают течь медленнее, так как кинетическая энергия ламинарного потока воды переходит в кинетическую энергию водяных вихрей, а это ведет, если не к статическому, так к динамическому повышению давлению (жесткости) воды в области хвоста форели. Постоянно возобновляемые водяные вихри создают вокруг тела форели своеобразные колонны более жестких в динамическом отношении водяных «стержней», на которые форель незаметно для себя опирается.. Остальной водный поток вынужден обтекать форель вместе с вихрями вокруг её тела, не оказывая на форелль никакого или почти никакого давления. Форели остается только лениво вилять хвостом, чтобы оставаться на месте. Вполне возможно, форель даже не понимает, что она находится в мощном потоке воды, для ней это зона, где она может просто отдохнуть, так как теперь ей не приходится «гнать» на себя водный поток, он дается её даром. По такому же механизму удается заставить левитировать шар в мощном вертикальном потоке воздуха.
Не исключено, что разрушение злополучного, плохо закрепленного генератора Саяно-Шушенской ГЭС произошло по той же причине, по которой происходит разрушение вертолетов, у которых ось вращения лопастей по каким-то причинам сильно отклоняется от вертикали. При отклонении вала лопастей от вертикали появляется направленная в бок «подъемная» сила, которая, как уже было указано, может в 10 и более раз превышать силу сопротивления, которую испытывает лопасть в воздушном или водном потоке. Для начала разрушается (ломается как спичка) вал двигателя или генератора. Ну а далее все просто и ужасно.
При этом закон сохранения энергии в отношении подъемной силы в классическом варианте не нарушается, так как классический вариант закона сохранения энергии, основанный на законе сохранения мощности, предполагает, что рапределяется и преобразуется энергия одного потока вещества-энергии-информации, при котором вещество-энергия-информация может только делиться, преобразовываться и теряться. И для линейной схемы преобразования потоков это справедливо. На рис.11 это вариант показан в виде двух шестеренок. Если подать мощность на вал одной шестеренки, то на валу другой шестеренки будет создана такая же мощность за вычетом мощности, потерянной на преодоление трения в валах и между шестеренками. Можно создать цепочку самых разных шестеренок, и тогда на самой последней, действительно, удасться снять мощность меньше той, что была подана на первую шестеренку.
Рис.11. Схема, поясняющая классический вариант сохранения энергии.
Но если имеется два вихря, один из которых управляет другим, а второй управлять первым не может, или может по воле «оператора» только подпитывать его энергией, то мы имеем уже вариант усилителя, например, усилителя мощности, хотя может быть и усилитель силы (рычаг). Многие знают, что такое транзистор или ламповый трид. Это и есть один из вариантов усилителя. Так называемый тормоз в атомобиле тоже является примером усилителя мощности и силы. И как правило поток управления направлен перпендикулярно управляемому потоку. По отношению к каждому потоку (вихрю) закон сохранения энергии (мощности) сохраняет силу, но только по отношению к конкретному потоку (вихрю). Например, в последнее время широкое применение находит поддержка неких мощных процессов с помощью мощных, но более слабых потоков нейтронов и протонов. В частности, таким способом планируется поддерживать работу ториевых реакторов или реакторов но уране 238. В принципе таким же способом можно управлять активность нашего Солнца, если удасться найти «слабое» место у нашего светила. Этот способ управления лежит в основе отношений между мужчиной и женщиной. Такая схема взаимодествия между потоками показана на рис.12.
Интересно, что таких усилителей человек «наштомпавал» уже видимо-невидимо. Но официальная наука, признавая за человеком право на создание усилителей, отказывает в этом праве самой Природе. Природа по их представлениям имеет право только на выполнение тех законов, которые наши академики решили наделить Природу, лишив её таким образом право голоса. Между тем с Природой шутки плохи, так как Природа всегда находится под напряжением, наделена источником энергии безбрежной емкости, а значит сама может решить, каким усилителем ей воспользоваться в том или ином случае и в помощи человека не нуждается. А вот люди всегда должны учитывать возможные ответы окружающей среды на свои невинные шалости. Иногда ответная реакция среды по мощности может оказаться такой же, как у водородной бомбы средней мощности. Поэтому спичками надо играть осторожно, можно море поджечь. Например, армия США уже столько вогнала в Землю снарядов и бомб, что в один прекрасный момент нас всех накроет ответной реакцией со стороны нашей планеты. И не исключено, что ответная реакция Земли будет катастрофической для всей нашей цивилизации.
Возвращаюсь к тому, как сделать энергогенератор с коэффициентом усиления мощности (КУМ) в 1000% и более. Всё очень просто. Надо задействать мощный потенциал «подъемной» силы. Ибо подъемная сила формируется уже не двигательной установкой, а самой средой, мощность которой огромна настолько, что мы не можем даже это понять и представить. Мы можем только оценивать это исключительно по ответам, которые дает нам среда в ответ на наши воздействия.
Так что давайте учиться у Природы, не надо её насиловать. Будем мудрыми, как Шаубергер.
Закрученные потоки - Основные эффекты закрутки
- Закрученные потоки и рециркуляционные зоны [1—26).
- Закрученные пламена [18,27—29], взаимодействие многоструйных газовых пламен [30], данные о времени пребывания [31, 32] и подробные измерения уровня турбулентности [33, 34].
- Образование загрязняющих веществ [35—49] и вихревые модули [36—42].
- Центробежные эффекты, влияние сил плавучести на турбулентную скорость горения и вихревые усилители [50—55|.
- Вращающиеся поля течения |56—58].
- Вихревые эффекты, подобие рециркуляционных зон и эффектов разрушения вихрей [59, 60], прецессирующее вихревое ядро (ПВЯ) и сход радиально-осевых вихрей [61—63].
- Многокольцевые вихревые горелки [64].
- Пламена жидкого горючего [65—75].
Рис. 1.7. Типичное струйное течение при малой интенсивности закрутки (слабая закрутка, S <С 0,4), приводящей к появлению заметных поперечных градиентов давления и к образованию более широкой струи с меньшей скоростью, чем без закрутки.
Рис. 1.8. Типичное струйное течение при высокой интенсивности закрутки (сильная закрутка. S>0,6), приводящей к возникновению значительных поперечных и продольных градиентов давления, образованию более широкой струи с меньшей скоростью, чем в случае незакрученной струи, и приосевой тороидальной зоны обратных токов.
Рис. 1.9. Линии тока в закрученной кольцевой свободной струе. S= 1,57 [17]
Функции
топлива, закрутка и рециркуляция, что усложняет описание устойчивости пламени, характеристик горения и пульсаций горения Даже грубые черты течения известны неточно, чаете отсутствует количественная информация. Например, на существование, размеры и формы угловой рециркуляционной зоны и ЦТРЗ влияют следующие основные факторы:
Имеющиеся данные о влиянии этих факторов весьма разноречивы, однако требуется понимание основных черт явления как базы для построения моделей таких систем, например при использовании модульного и гибридного подходов (разд. 1.4). Основным результатом проводимых в настоящее время исследований будет возможность более точного описания и расчета структуры, размера и формы угловых и центральных рециркуляционных зон в зависимости от угла наклона стенки, степени закрутки потока на входе, степени расширения и других параметров закручивающего устройства и камеры сгорания.
Другое направление исследований связано с пламенами жидких топлив [65—75]. Встречающиеся на практике нефтяные пламена относятся обычно к одному из следующих основных типов:
Рис. 1.10 Стабилизация нефтяного струйного пламени с помощью внутренней зоны обратных токов в закрученной кольцевой струе [65].
- Первый тип представляет собой турбулентное диффузионное струйное пламя, в котором нефть распыляется сжатым воздухом или потоком (пневматическое распыление) и в котором количество движения топливной аэрозоли настолько велико, что его хватает для увлечения такого количества воздуха, которое необходимо для полного сгорания. Основные размеры пламени, такие, как его длина и угол расширения, могут быть рассчитаны на основе теории турбулентных струй при рассмотрении распылителя топлива как источника количества движения.
- Второй тип — это пламена с высоконапорной струей, в которых количество движения распыленного топлива мало по сравнению с количеством движения воздушного потока. В этом случае характерные размеры пламени будут в большей степени зависеть от поля течения воздушного потока, чем от струи распыленного топлива.
Взаимодействие струи распыленного топлива (нефти) с рециркуляционной зоной кольцевой закрученной струи в горелке показано схематически на рис. 1.10 [65], где приведены линии тока воздушного потока, рассчитанные по результатам измерения поля средней скорости в изотермических условиях с наложенными результатами обработки фотографий нефтяного пламени, что позволяет получить полную картину течения. Чтобы достичь стабилизации пламени, следует найти в поле течения область, где скорость распространения пламени совпадает со скоростью потока в прямом направлении и где количество подводимого тепла достаточно для возникновения процесса горения. Внутри рециркуляционной зоны скорость потока в продольном направлении уменьшается до нуля на границе возвратного потока, и, таким образом, всегда найдется область течения, где местная скорость распространения пламени будет совпадать с местной скоростью потока в направлении вперед. Поскольку рециркуляционный вихрь обычно проходит через фронт пламени, рециркулирующие продукты сгорания переносятся по направлению к горелке и проходят через факел распыленного топлива, перенося мелкие капли к фронту пламени и формируя фронт пламени, как это показано на рис. 1.10. Размером и интенсивностью рециркуляционной зоны можно управлять, изменяя степень закрутки в системе подачи воздуха. Подбирая угол факела распыленного топлива так, чтобы он соответствовал размеру и интенсивности рециркуляционной зоны, можно получить оптимальные условия с точки зрения хорошей стабилизации пламени, высокой эффективности сгорания и минимального выделения загрязняющих веществ [66]. Проведенные в последнее время работы по исследованию закрученных пламен жидкого топлива обсуждаются в работах [61—75].
Рис 1.11. Модель горения аэрозоли в следе за диском-стабилизатором [66]. А — ядро более холодных капель, движущихся с малой скоростью.
Рис. 1 12. Модель горения двухжидкостной распыленной аэрозольной струи:
1 — зона ускорения капель; 2— ядро холодных частиц с высокими скоростями; 3 — первичная зона реакции.
На практике используются два основных способа распыления жидкого топлива, и экспериментальные исследования этого вопроса включают следующие постановки [66]:
- Факел распыла в форме полого конуса. Жидкое топливо распыляется в форме конуса из топливной форсунки, и необходимый для горения воздух (также в общем случае закрученный) обтекает диск стабилизатора. Создаваемая таким образом рециркуляционная зона обеспечивает стабилизацию пламени, после прохождения полого конуса жидкость дробится на мелкие капли.
- Внутреннее смешение двух компонент или пневматический распылитель (пневматическая форсунка). В этом случае высокоскоростной поток сжатого воздуха истекает из сопла в виде двухфазной турбулентной струи. Теперь поток воздуха с малой скоростью окружает пламя, но количество движения, необходимое для увлечения требуемого для сгорания воздуха,сосредоточено внутри струи.
Измерения и наблюдения приводят к построению физических моделей, приведенных на рис. 1.11 и 1.12. Капли попадают в пламя в виде аэрозоли высокой плотности с довольно высокой скоростью движения относительно окружающего потока воздуха. Предполагается [66], что наличие богатой смеси вокруг капель и гасящее влияние жидкости приводят к образованию низкотемпературного аэрозольного ядра, в котором не могут протекать сколько-нибудь существенные химические реакции. Реакция происходит во внешней части аэрозоли, где отношения концентраций воздуха и топлива и температура в большей степени способствуют горению. В этих экспериментах не получено каких-либо подтверждений классической модели сгорания капель с окружающими их индивидуальными пламенами [66]. Существуют значительные разногласия но вопросу о том, какое описание наиболее пригодно в реальных случаях. Внутри ядра аэрозоли фактическая скорость испарения отдельных капель в общем случае играет лишь малую роль, поскольку испарение происходит в настолько богатой среде, что она находится за пределами воспламеняемости.
Для стабилизации пламени необходимо выполнение трех главных требований.
- Коэффициент избытка воздуха должен быть в пределах, соответствующих воспламеняемости.
- Скорость потока должна быть достаточно малой, чтобы совпадать со скоростью распространения пламени.
- К зонам, обозначенным на рис. 1.11 и 1.12, должен обеспечиваться подвод достаточного для поддержания химической реакции количества тепла.
И действительно, границы пламени наблюдаются за пределами границ аэрозоли.
Закрученные потоки
Гупта А. и др.
Закрученные потоки: Пер. с англ./Гупта А., Лилли Д., Сайред Н.— М.: Мир, 1987.
Монография специалистов из Великобритании и США. в которой рассматриваются самые разные аспекты теории, моделирования, численных расчетов, экспериментальных методов исследования и практического применения закрученных потоков. Рассмотрено влияние закрученности потока на процессы горения, сепарации частиц в конкретных промышленных установках, предложены методы повышения эффективности работы устройств, полноты сгорания и устойчивости горения, эффективности сепарации и др. Изложены методы борьбы с шумом, возникающим при горении.
Для инженеров и специалистов в области гидродинамики, горения, контроля окружающей среды, а также для аспирантов и студентов старших курсов.
Предисловие редактора перевода
Закрученные потоки в связи с их многочисленными практическими приложениями представляют собой важный раздел современной гидро- и аэродинамики. Сложность этих течений стимулирует использование при их изучении самых современных методов исследования. Повсеместно осваиваемые методы численного моделирования, различные тонкие методы измерений, в том числе и бесконтактные, которые перестают быть достоянием отдельных исследовательских лабораторий и получают все более широкое распространение, позволяют надеяться на значительный прогресс в изучении и предсказании свойств и структуры сложных гидродинамических процессов, в том числе течении с закруткой. Данная книга в значительной мере учитывает эти возможности и достаточно полно отражает достижения в исследовании турбулентных течений с закруткой и горением. Авторы приводят многочисленные примеры современных экспериментальных исследований и численного моделирования рассматриваемых процессов.
В книге представлены самые разные темы и соответствующие экспериментальные результаты: от уникальных данных о «мгновенной» структуре сильнозакрученного течения с зоной рециркуляции и прецессирующим вихревым ядром до численного расчета трехмерного течения с горением с учетом кинетики в топках циклонного типа; от проблем шума и загрязнения окружающей среды до анализа образования вихревых структур в атмосфере; от камер сгорания газотурбинных авиационных двигателей и двигателей внутреннего сгорания до сепараторов пыли, топок и печей различного назначения. Представлены как большое количество схем различных технических устройств, в том числе решающих задачи экономичного и чистого горения (камеры сгорания ГТД, топки, циклоны, вихревые горелки), так и обширный материал численных расчетов, выполненных коллективами исследователей, разрабатывающих и реализующих различные методы численного моделирования газодинамических процессов.
Кроме закрутки имеется еще ряд факторов, которые осложняют рассмотрение течения: турбулентность, горение, необходимость учета кинетики и трехмерности. Кроме того, при наличии в закрученном потоке прецессии вихревого ядра течение нельзя считать стационарным (этот факт отмечен авторами книги, однако он не учитывается при численном моделировании) Приведено множество примеров численных расчетов и результатов сопоставления их с экспериментальными данными. Эти примеры показывают, насколько трудно моделировать указанные процессы. Хотя в отдельных случаях можно добиться удовлетворительных результатов, используя двухпараметрические модели турбулентности и полагая коэффициенты турбулентного переноса скалярными величинами, оказывается, что в случае закрученных течений проявляются такие особенности процесса турбулентного переноса, для описания которых в рамках градиентного механизма необходимо учитывать анизотропию характеристик переноса
Авторы показывают, что в значительном количестве случаев для описания процесса горения можно использовать различные модели: диффузионный факел, реактор интенсивного смешения или учитывать кинетические процессы с помощью «простой» или «расширенной кинетической схемы» Зельдовича. Однако при расчете образования вредных примесей, в частности окислов азота, этого, как правило, не достаточно. В книге приведены примеры расчетов со сложными схемами кинетических процессов, достаточно адекватно описывающими образование вредных примесей в продуктах сгорания.
Данная книга содержит большое количество фактического материала, результатов экспериментальных исследований течений с закруткой, измерений турбулентных пульсаций, времени пребывания и других характеристик течения как при наличии горения, так и без него. Приведено множество примеров организации рабочего процесса в газотурбинных двигателях, двигателях внутреннего сгорания, топках и циклонах различных типов, позволяющей повысить экономичность и снизить вредные выбросы. Приведены также данные, характеризующие гидравлические потери и сопротивление в циклонах, эффективность сепараторов частиц.
При таком разнообразии тем и данных авторам было трудно избежать повторов и недостаточной полноты в изложении ряда важных вопросов. Однако обширная библиография компенсирует последний недостаток. В ней широко представлены зарубежные источники, имеется и значительное число ссылок на работы советских авторов. Тем не менее представляется целесообразным дополнить библиографию книги некоторыми работами отечественных авторов. Приведенный с этой целью в конце книги список дополнительной литературы не претендует на полноту. В нем указаны монографии и статьи, тематика которых отражает вопросы и проблемы, рассмотренные в данной книге: турбулентные закрученные струи и закрученные течения, модели турбулентности, теплообмен и перенос массы в закрученных потоках, процессы горения и устройства для организации горения, сепарация частиц, процессы генерации шума. Список дополнительной литературы начинается с библиографического указателя, изданного Институтом теплофизики СО АН СССР, в котором дана достаточно исчерпывающая подборка литературы по закрученным течениям за период 1969— 1974 гг. В списке дополнительной литературы помещены также ссылки на имеющиеся переводы книг зарубежных авторов и оригинальные статьи советских авторов, упомянутых в авторской библиографии.
Книга переведена коллективом специалистов: гл. 4 перевел канд. техн. наук В. И. Васильев; разд. 3.2, 3.3 гл. 3 и гл. 5 — Р. Н. Гизатуллин; предисловие, гл. 2 и 6 — канд. техн. наук А. А. Горбатко; гл. 1 и разд. 3.1, 3.4, 3 5 гл. 3 — канд. физ.-мат. наук В И. Расщупкии.
Москва,
С. Ю. Крашенинников
март 1986 г.
Регулятор воздушного потока (завихритель воздуха)
У меня получилось 12 целых с хвостиком (все равно после разреза банки по линии спайки, нам придется вставлять это устройство внутрь воздушного патрубка, сжимая его по диаметру…
Теперь аккуратно разрезаем ножницами нашу конструкцию по линиям на расстояние 25 мм
Нарезанные лепестки нужно согнуть по диагонали (только с одного края надреза).
Теперь разрезаем наше изделие по линии шва…
Загнав зубец за зубец получаем диаметр порядка 65 мм (лишнее в процессе подгонки можно обрезать).
Т.н. "завихритель" изготовлен. Остается вставить его или в патрубок или перед дроссельной заслонкой…
Патрубок приходится снимать с двух сторон, благо снимается он легко… Освобождаем два хомута.
"Завихритель" в патрубок не вставляется — мешают его изгибы, поэтому вставляем его непосредственно перед дроссельной заслонкой. Он получился великоват и приходится отрезать от края полоску шириной около 25 мм, и два "зуба", после чего он был успешно установлен на "свое" место…
Крепим воздушный патрубок на свое место… Готово.
Я не особенно преследовал какие-то цели увеличения мощности двигателя или уменьшения расхода топлива. Просто решил проверить то, о чем говорят. Особенных замеров с показателями не делал, поезжу — посмотрю…
В любой момент "завихритель" можно убрать или доработать его.
Что понадобилось для работы:
— пустая консервная банка
— ножницы
— линейка
— фломастер
— плоскогубцы с длинными губками
— растворитель.
Потраченное время (с перекурами, кофе) порядка двух часов.
Затраты — 0 руб.
Всем добра и ровных дорог…
Комментарии 32
Всем привет. Немного дёгтя внесу в данную тему. Завихритель, в данном случае работать не будет, так как смесь готовится не. Перед дросельной заслонкой, а не посредственно в канале коллектора, на каждый цилиндр отдельно ( для инжектора) и в коллекторе не зависимо от цилиндра для карбюратор. Завихритель будет работать на турбине, если стоит перед турбиной и то, только для облегчения работы турбины, при условии, что поток воздуха будет направлен в направлении вращения турбины. В карбюраторе, будет работать, если стоит между карбюратором и коллектором, для лучшей подготовки смеси, так как длина канала коллектора разная для каждого цилиндра ( так же можно заморочится, изготовить и установить псевдотурбинку, с двумя вентиляторами с вращением каждого в разные стороны) — для карба.
Значит, все таки есть толк от этой погремухи 🙂
Я ставил в 90е года на классику под карбюратор. Тогда кооперативы делали. Машина стала огонь! Появилась тяга. Перестали звенеть пальцы на бензине А72
Добрый день, ну что изменения есть, время прошло. Тоже себе поставил, не могу понять, расход вроде не изменился
Выше писал, что уменьшение расхода заметно, если езда город-загород… По городскому вообще не понятно. Стиль езды не изменился — качество топлива что-ли хромает…
Это хуня работает, на Лексус новых в коробе воздушного перед патрубком уже стоит.
Труба зовет
Как это работает?
Аэродинамическая труба — техническое устройство, предназначенное для моделирования мощных воздушных потоков и воздействия этих потоков на различные предметы. Применение труб в аэродинамике базируется на принципе обратимости движений и теории подобия физических явлений. Объектами испытаний в аэродинамических трубах являются модели натурных летательных аппаратов или их элементов, а также различные метеорологические приборы, автомобили и т.п.
В нашем же случае в аэродинамической трубе тестируется ультразвуковые метеостанции, которые должны регистрировать скорость ветра вплоть до 50-60 м/с. Так выглядит труба, о которой я пишу в этой статье.
Шестьдесят метров в секунду — очень серьезный воздушный поток. Создается поток, конечно, при помощи всасывающего устройства — ракушки с приводом от мощного электродвигателя.
Однако, это позволяет создать относительно не большие потоки воздуха и самое главное — поток будет не равномерный, как говорят физики — не ламинарный. В нем будут присутствовать турбулентности, которые будут искажать качество потока. Как решить эту проблему?
Элементы конструкции
Для того, чтобы внутри трубы создать качественный воздушный поток (т.е. обеспечить ламинарное течение воздуха), необходимо его разбить на множество мелких потоков. Делается это при помощи вот такой конструкции.
Это своеобразное воздушное забрало, в которое врывается воздух и проходит через тысячи отверстий, на подобие сетки (или пчелиных сот) с очень крупным шагом.
В результате поток воздуха становится более упорядоченный (рисунок сверху), по сравнению с исходным — турбулентным (рисунок ниже).
Эта массивная металлическая конструкция называется ханикомб. От англ. Honeycombs — вытертости под сгибами колен джинс сзади, действительно чем-то напоминают пчелиные соты. Источник
Но каким не был бы мощным двигатель, не всегда удается развить необходимый воздушный поток при условии сохранения его ламинарности. Иногда приходится ускорять поток принудительно. Для этого используется воздушное сопло. Этот узел в определенных пределах, но очень эффективно ускорят воздушный поток до необходимых скоростей воздуха. Однако, чтобы такое ускорение случилось — необходим перепад давления. Для этого после ханикомба устанавливают камеру разрежения (форкамеру), где такой перепад обеспечивается, затем ускоренный поток идет в рабочую зону аэродинамической трубы, где он направляется на исследуемый объект.
В общем устройство по своему принципу действия достаточно простое, но требует качественного изготовления всех узлов, четкого соблюдения геометрических характеристик, качества внутренних поверхностей, где не допускаются выступы, скосы, не обработанные сварные швы и т.д. В идеале внутренняя поверхность трубы должна быть полностью отполирована. Ну а как работает труба — прошу посмотреть 3-х минутное видео. Кстати, это совсем небольшая аэродинамическая труба. Малютка. Её полезный рабочий объем — 40Х40 см. Но это позволяет тестировать большинство метеорологических приборов, таких как этот
Аэродинамические трубы чрезвычайно металлоёмки, поэтому цена такого оборудования нелинейно зависит от размеров рабочей области и может достигать под час и миллионов долларов!
Читайте также: