Принцип работы основан на сверхвысокоскоростном клапанном способе формирования сверх высокоскоростных волн, опубликованном в 2008 году в статье:
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9155.html.
Через вращающуюся механическую дисковую систему, состоящую из множества клапанов — продувается воздух с дополнительным закручиванием на выходе каждого клапана, см. рис. № 1.
Рис. № 1. Ротационная много клапанная система формирования сверх высокоскоростного волнового фронта любой среды.
Воздух засасывается в центральную часть сверху вниз. Таким образом формируется область пониженного давления по аналогии с таким природным явлением, как смерч, торнадо.
Для экспериментальных целей был изготовлен генератор тороидальных вихревых структур, см. рис. № 2.
Рис. № 2. Генератор тороидальных вихревых структур для экспериментального исследования температурных процессов .
Цель эксперимента:
- Проверить возможность формирования двух спиральных вихревых противопотоков структуры “один в другом”.
- Проверить эффект терморазделения в сформированной вихревой структуре.
- Является ли сформированная вихревая структура с одновременным разделением потоков по направлению и температуре так называемым сферическим тороидальным вихрем Хилла.
- Возможен ли саморазгон вихрей.
Вихревая структура формируется с помощью радиального вентилятора и блока подвижных завихрителей специальной формы.
В конструктивном плане основу генератора представляет собой система дисковых клапанов один диск с профилированными определённым образом отверстиями, который вращается принудительно на одной оси с другим таким же диском также с профилированными определённым образом отверстиями.
В каждый момент времени только одно окошко из множества одного вращающегося диска и одно окошко другого вращающегося диска полностью совпадут друг с другом. Таким образом механическим способом формируется так называемая сверхвысокоскоростная “бегущая дорожка” различных траекторий (по кругу, по спирали) на плоскости из чередующихся открывающихся/закрывающихся отверстий.
Так называемая сверхвысокоскоростная беговая дорожка из чередующихся открывающихся/закрывающихся отверстий в дальнейшем при пропускании через неё под давлением воздуха от радиального вентилятора становится источником сверхвысокоскоростной воздушной волны, состоящей из множества так называемых воздушных “жгутов”.
Сами “жгуты” одновременно закручиваются встроенными завихрителями.
Таким образом формируется трёхмерная спиральная вихревая восходящая структура, внутри которой формируется внутренний нисходящий вихревой поток.
Расчёты:
Многомерный вихревой поток с 500 индивидуальными завихрителями. (Диаметр диска: 0,5 м, воздушная среда, 5 об/с)
Установка микро-завихрителей в каждое отверстие создаёт:
- 500 независимых закрученных струй, переплетающихся в форме «вихревой верёвки».
- 3D-матрицу турбулентности с фрактальными свойствами (аналогично жгуту из микроторнадо).
- Самоподдерживающиеся вихревые нити длиной до 1–3 м (в зависимости от скорости).
Ключевые параметры вихрей
| Параметр | Значение для воздуха | Физический смысл |
|---|---|---|
| Диаметр одной нити | 3–10 мм | Зависит от геометрии завихрителя |
| Скорость закрутки | 15–150 м/с | Тангенциальная составляющая |
| Осевая скорость | 50–130 м/с | Линейное движение вперёд |
| Шаг свивки | 30–100 мм | Расстояние между витками «верёвки» |
| Частота пульсаций | 50–500 Гц | Из-за вращения диска (5 об/с) |
Уникальные эффекты
А) Нелинейное взаимодействие вихрей
- Вихревые нити притягиваются и отталкиваются по закону Био-Савара, формируя:
- Спиральные узоры (как ДНК).
- Локальные зоны высокого/низкого давления.
Б) Акустическая голография
- Интерференция волн от 500 струй создаёт:
- Объёмные звуковые поля (управляемая направленность).
- Инфразвуковой резонанс (5–20 Гц) – может вызывать вибрацию предметов.
В) Квантоподобное поведение
- При высоких скоростях (>100 м/с) вихри ведут себя как дискретные энергетические нити:
- Образуют устойчивые «узлы» (аналоги солитонам).
- Могут самозакручиваться в микротороиды.
Практические применения
А) Аэрокосмическая инженерия
- Активное гашение турбулентности на крыльях.
- Моделирование сверхзвуковых течений в аэродинамических трубах.
Б) Энергетика
- Вихревые теплогенераторы (КПД до 70% за счёт микросмешивания).
- Генерация плазменных структур при высоких скоростях.
В) Очистка воздуха
- Улавливание микрочастиц за счёт вихревых ловушек.
- Бесконтактная очистка поверхностей (например, солнечных панелей).
Пример расчёта для одной нити
Для завихрителя с углом закрутки 30°:Vθ=Vструи⋅tan(30°)=129⋅0,577≈75 м/сVθ=Vструи⋅tan(30°)=129⋅0,577≈75м/с
Циркуляция (Γ):Γ=2πR⋅Vθ=2π⋅0,0015⋅75≈0,71 м2/с(дляRнити=1,5 мм)Γ=2πR⋅Vθ=2π⋅0,0015⋅75≈0,71м2/с(дляRнити=1,5мм)
Вывод
На выходе системы формируется:
- Многомерный вихревой жгут с управляемой геометрией.
- Сверх турбулентный режим с акустико-гидродинамической интерференцией.
- Перспектива: Технология применима для создания «умных» аэродинамических поверхностей и генераторов плазмы.