В ходе проведения экспериментов по формированию многомерного закрученного торового потока в жидкости был обнаружен любопытный эффект самобалансировки длинного ротора многомерной  мешалки в установившемся режиме. 

В установившемся режиме биение ротора  полностью компенсирует многомерный вихревой поток.

ГИПОТЕЗА

Многомерное торовое закрученное течение (многомерный вихревой тороид) в замкнутом объёме имеет одну интересную особенность. В сформированном виде представляет собой многомерный вращающийся объект в форме тора с достаточно упругим центральным нисходящим потоком вокруг вертикальной оси замкнутого цилиндрического объёма.  Точнее сказать – старающимся  занять положение вращения строго вокруг центральной вертикальной оси замкнутого цилиндрического объёма. Такой упругий и достаточно плотный элемент можно условно назвать “хоботом”. Состоит из множества отдельных закрученных жгутов жидкости, по аналогии с канатной свивкой.

 Созданный какой-либо системой такой достаточно упругий многомерный вихревой тороид уже не принадлежит этой системе. Многомерный вихревой тороид принадлежит сам себе, существует сам по себе. По аналогии, это как старинный гончарный круг, приводимый в действие ногой гончара.

Стремление занять строго центральную вертикальную ось вращения достаточно плотного “хобота” в многомерном торовом закрученном течении приводит к тому, что  “хобот” своей энергетикой воздействует, в том числе и на систему, которая создала и поддерживает его.

Основным условием обратного взаимодействия вихревого многомерного тороида на систему, формирующую его, должно быть размещение системы внутри многомерного вихревого тороида.  

Как раз наш случай.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Экспериментальные работы по формированию многомерного закрученного торового потока в жидкости проводились в воде объёмом 5 литров, см. рис. № 1.

Рис. 1. Эксперимент само балансировки тонкого длинного ротора.

Скорость вращения ротора (максимальная скорость вращения сверлильного станка) 0-1500 об/мин.

Источник многомерного закрученного торового потока в жидкости – ленточный вертикальный многомерный спиральный завихритель. Спиральный завихритель установлен на тонком длинном стержне, см. рис. № 2.  

В эксперименте использовался завихритель эксцентрикового типа. “Спираль” размещена с одной стороны тонкого длинного стержня ротора.

На  скорости вращения ротора до  1000 об мин наблюдается усиление вибрации эксцентрикового ротора. Вибрация ротора передаётся не установившемуся потоку воды и проявляется в виде сильной вибрации ёмкости с водой. 

Превышение скорости вращения ротора выше 1000 об/мин  приводит к полному устранению вибрации ёмкости с водой  и формированию полноценного многомерного вихревого потока жидкости в форме тора.

Рис. № 2. Ленточный вертикальный многомерный спиральный завихритель.

Видео проявления эффекта само балансировки ротора 

ВЫВОД

1. Эффект само балансировки вала длинного ротора в вихревом  многомерном тороидальном потоке жидкости позволит увеличить скорость вращения ротора без увеличения его диаметра (массы) при зкакритических частотах его вращения, при которой возможна потеря поперечной устойчивости вследствие резонанса поперечных колебаний.

2. Изменение массы  длинного ротора в сторону уменьшения  позволит увеличить КПД технологических процессов смешивания и перемешивания, которые используют в своей работе многомерный тороидальный вихревой поток в жидкостях. 3. Эффект может быть использован также при автобалансировке вертикальных роторов центрифуг, сепараторов и т.п. в качестве альтернативы известным пассивным жидкостным автобалансирующим устройствам (АБУ). Существующие АБУ имеют главный недостаток, обусловленный малой плотностью жидкости, которая влияет на точность балансировки. В нашем случае плотность “хобота” в многомерном торовом закрученном течении намного выше, что позволяет повысить эффективность пассивных систем жидкостной автобалансировки. К сожалению, только на скоростях, превышающих критическую, т. е. в зарезонансной области