Закрученные потоки часто встречаются в природе. Движение вращающихся планет, водовороты, по спиральным кривым движутся элементарные частицы в силовых полях. По спиралям растут листья деревьев и лепестки цветов.

В таких природных многомерных закрученных течениях проявляются следующие интересные эффекты:

• Температурные изменения потоков.
• Формирование самоподдерживающейся вихревой структуры.
• Формирование новых не скомпенсированных сил во вращающейся вихревой структуре.
• Интенсификация химических процессов.
• Интенсификация физических процессов (фильтрация, сепарация, смешивание и т.п.)
• Новые физические эффекты.

Каждый эффект проявляется при определённых условиях и зависит от типа закрученного течения, которое может быть условно одномерным или условно многомерным.

Условно одномерное закрученное течение – это открытое (в пространстве) течение среды по спирали вокруг оси, направленной аксиально или радиально или аксиально-радиально. См. рис. № 1.

Условно многомерное закрученное течение — это открытое (в пространстве) течение когда среда вращается вокруг двух и более параллельных осей, которые в свою очередь также вращаются вокруг общего центра вращения аксиально или радиально или аксиально-радиально.  Здесь уместна грубая аналогия с канатной свивкой. См. рис. № 1.

Рис. № 2.1 Тороидально-вихревые закрученные течения.

        Особенности условно многомерного и одномерного закрученных течений в жидкости были рассмотрены в следующем эксперименте.

  ЭКСПЕРИМЕНТ

        Эксперимент проводился с двумя типами формирователей закрученных течений — ленточным многомерным кольцевым и классическим одномерным винтовым завихрителями.

Рис. № 2. Классический одномерный винтовой  и ленточный многомерный кольцевой и завихрители.

УСЛОВИЯ

     По геометрии проходного сечения ленточный многомерный кольцевой и классический одномерный винтовой  завихрители были подобраны примерно одинаковыми.

Все завихрители имели одну скорость вращения — 1500 об/мин.

Тестируемые среды – вода.

Объёмы тестируемых сред – 5 литров.

Диагностическим маркером эффективности выступали:

1. Потребляемый ток электродвигателя.
2. Визуализация одномерного и многомерного закрученных течений.

РЕЗУЛЬТАТ

      Внешние виды условно одномерного и условно многомерного потоков жидкости при одинаковых начальных установках для двух типов завихрителей представлены на следующем рисунке.

Рис. № 3. Условно одномерный и условно многомерный поток жидкости.

• Потребляемый ток электропривода  в установившемся режиме:

— 20,4 мА при работе с ленточным многомерным кольцевым завихрителем.

— 20,7 мА при работе с одномерным винтовым  завихрители.

• Обнаружен эффект самобалансировки ротора в условно многомерном потоке жидкости. В установившемся режиме биение ротора  полностью компенсирует многомерный вихревой поток.
• На рисунке № 3 справа визуализируется наружная часть многомерной воронки закрученного течения. Толщина стенки воронки ориентировочно составляет 1/3 от наружного диаметра воронки.

ВЫВОД

Многомерные закрученные потоки проявляют интереснейшие свойства, которые могут быть использованы для следующих целей:

• Температурные изменения отдельных закрученных потоков.
• Температурные изменения при объединении закрученных потоков.
• Физическое разделение на отдельные вихревые потоки.
• Физическое объединение отдельных закрученных потоков.
• Формирование самоподдерживающейся вихревой структуры.
• Формирование новых не скомпенсированных сил во вращающейся вихревой структуре.
• Интенсификация химических процессов.
• Интенсификация физических процессов (фильтрация, сепарация, смешивание и т.п.)
• Снижение гидравлических потерь в трубопроводе.