СУЩНОСТЬ

Формирование многомерного закрученного течения, при определённых условиях, приводит к его само сжатию к центральной оси распространения, см. рис. № 9.1. Само сжатие увеличивает аксиальную составляющую закрученного течения в при осевой части. Само сжатие обеспечивается взаимодействием между собой радиальных составляющих отдельных закрученных течений .

Рис. № 9.1. Само сжатие многомерного закрученного течения .

ОПИСАНИЕ

Известно, что отдельные закрученные течения без контакта радиальными составляющими закрученных течений друг с другом не могут взаимодействовать между собой. Любопытные эффекты начинают проявляться, когда отдельные закрученные течения начинают взаимодействовать между собой своими радиальными составляющими. Степень интенсивности радиальных взаимодействий составляющих отдельных закрученных течений кардинально меняет общую структуру общего многомерного закрученного течения. Степень интенсивности радиального взаимодействия отдельных закрученных течений зависит от угла крутки отдельных завихрителей , расстоянием между форсунками и динамическими характеристиками первичного потока.

Способ формирования многомерного закрученного течения показан на рис. № 9.2. Множество форсунок размещено рядно-радиально относительно центра на определённом расстоянии — L. Проходной диаметр каждой форсунки –D. Количество форсунок – N. Каждая форсунка имеет встроенный завихритель со своим углом крутки — A.

Рис. № 9.2. Система завихрителей – формирователей многомерного закрученного течения.

Первичный поток жидкости, проходя через систему завихрителей, в зависимости от условий, может трансформироваться  в:

1. Много струйный, линейно распространяющийся поток множества отдельных, не взаимодействующих между собой закрученных течений.
2. Турбулентный (хаотический) вихревой поток.
3. Упорядоченный единый многомерный закрученный поток.

Структура выходного потока  зависит от следующих значений.

1. Расстояние между форсунками — L.
2. Выходной диаметр форсунки — D.
3. Угла и направления крутки завихрителя форсунки.
4. Расхода жидкость.

Экспериментальные работы по многомерным закрученным течениям подтверждают заявленный эффект само сжатия многомерного закрученного течения к его при осевой части с одновременным увеличение аксиальной составляющей при осевой части многомерного закрученного течения.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Эксперименты проводились с различными конструктивными исполнениями систем формирования многомерных закрученных течений, см. рис. 9.3.

Рис. № 9.3. Варианты конструктивного исполнения систем завихрения – формирования многомерного закрученного течения.

В эксперименте, в определённый момент времени, когда определённому расходу первичного вихре образующего потока соответствует определённое расстояние между форсунками и крутка завихрителя  —  происходит само сжатием вихревого потока к центральной оси распространения.

ПРИМЕНЕНИЕ

1. Смешивание различных жидкостей в различных технологических процессах, когда к разным  форсункам подводится различная жидкость.

2. Формирование различных суспензий в различных технологических процессах , когда к различным форсункам подводится газ и жидкость.

3. Чередование горючей жидкости и  воздуха, подводимого к разным форсункам позволит на много быстрее  формировать топливовоздушные смеси для горелочного оборудования.

4. Чередование газа и  воздуха, подводимого к разным форсункам позволит на много быстрее  формировать топливовоздушные смеси для горелочного оборудования.

5. Пункт 3 и 4 особенно актуальны в перспективных детонационных технологиях для промышленности. В детонационных технологиях  на первый план всегда выходит скорость формирования полноценной топливовоздушной смеси, от которой напрямую зависит частота следования волн детонационного горения. Ссылка: Детонационные технологии, как новый технологический тренд в различных областях науки и техники.

СУЩНОСТЬ.

Противопоточный коаксиальный краевой вихревой эффект заключается в формировании дополнительного импульса осевой не скомпенсированной силы при остановке одного из двух коаксиально распространяющихся вихревых потоков.

ОПИСАНИЕ.

Реализация противопоточного коаксиального вихревого эффекта представлена на рис. № 5.1.

Рис. № 5.1. Реализация противопоточного коаксиального вихревого эффекта

Система двух воздушных винтов, разнесенных друг от друга на подвешенном коромысле формирует  два встречных коаксиальных вихревых потока – один в другом с одинаковой тягой. Особенность формирования встречных коаксиальных вихревых потоков такова, что они не направлены навстречу друг другу, а распространяются коаксиально один в другом в разных направлениях. Между внутренним и внешним противовихревыми потоками формируется цилиндрическая зона изменений давлений (на рис. № 5.2. указана синим цветом).

Система находится в равновесном состоянии. При отключении одного винта —  система аномально выходит из состояния равновесия.   Угол отклонения  системы увеличивается более чем в два раза по сравнению с углом отклонения системы при работающем только одном вентиляторе и затем возвращается в исходное состояние.

Суть эффекта заключается в том, что в момент прекращения формирования, например, наружного вихревого потока  — коромысло отклонится на аномальный угол № 1, значение которого более чем в два раза большее угла тяги только одного винта № 1, см. рис. № 5.1 и 5.3.

После отклонения коромысла на угол № 1 коромысло плавно возвращается к углу № 2, см. рис. № 5.1 и 5.3.

Противопоточный коаксиальный вихревой эффект заключается в наличие дополнительного импульса тяги непосредственно во время отключения одного из двух коаксиально распространяющихся вихревых потоков.

ЭКСПЕРИМЕНТ:

         Два соосных разнесённых винта (короткий и длинный) с резиномоторными приводами размещены  на подвешенном маятнике.

Рис. № 5.2. Два коаксиальных противопоточных вихревых потока.

Два винта (короткий и длинный) вращаются в  противоположных направлениях и  создают тягу навстречу друг другу. 

Любое изменение тяги одного винта относительно другого будет однозначно зафиксировано отклонением маятника вправо/влево.

Особенность формирования встречных вихревых потоков такова, что они не направлены навстречу друг другу, а распространяются коаксиально один в другом в разных направлениях. Конструктивно это выглядит так, что там, где лопасти одного винта по длине заканчиваются (короткий) – начинаются лопасти другого винта (длинный). 

          Резиномотором подбирается скорость против вращения каждого винтов в установившемся режиме так, чтобы результирующая сила само компенсировалась и коромысло находилось в неподвижном состоянии. Фиксируется усилие резиномотора для каждого винта в этом случае.

Затем замеряется максимальный угол отклонения коромысла для каждого винта согласно своего усилия из предыдущего пункта при условии отсутствия вращения другого винта. Т.е. по уровню отклонения коромысла фиксируется тяга каждого винта по отдельности.

Предполагалось, что при останове одного винта — второй должен создать импульс тяги, который отклонит коромысло на известный ранее угол, например (1), см. рис. № 5.3.

Рис. № 5.3. Тяга винтов визуализируется углами отклонений от вертикали.

Эксперимент показал, что при остановке одного винта, второй винт создал импульс тяги “ни от куда“ в два раза больший. Угол отклонения коромысла оказался в два раза больше, т.е. (2), как если бы он один только формировал тягу. Затем медленно возвращался в положение (1) , см. рис. № 5.3.

ПРИМЕНЕНИЕ

Осевая, не скомпенсированная сила в вихревых противопоточных течениях заметно проявляется и учитывается в вихревых технологиях,  использующих клапанный режим формирования множества вихревых течений или противотечений. Например, с помощью  механического, сверх высокоскоростного, много клапанного способа. Ссылка: SciTecLibrary — Новые непатентованные Идеи и Проекты. В этом случае заявленный эффект заметно влияет на следующие характеристики:

• Температурные изменения вихревых потоков.
• Физическое разделение вихревых потоков.
• Формирование самоподдерживающейся вихревой структуры.
• Интенсификация химических процессов.
• Интенсификация физических процессов (фильтрация, сепарация, смешивание и т.п.)

Возможные варианты технической использования заявленного эффекта представлены следующим образом:

1. Технология повышения эффективности стратификации (энергоразделения) Ранка-Хилша. Ссылка: Способы повышения эффективности стратификации
2. Генератор тороидальных вихревых структур для экспериментального исследования температурных процессов. Ссылка: Генератор вихревых структур
3. Вихревой двигатель. Ссылка: Вихревой двигатель

 4.    Конструкция вихревого фильтра очистки воды на основе сверх высокоскоростного способа формирования волнового фронта. Ссылка: Конструкция вихревого фильтра очистки воды

5. Практические конструкции генераторов многомерных вихревых  потоков со сверх высокоскоростным волновым фронтом. Ссылка: Практические конструкции генераторов

СУЩНОСТЬ

Вихревой поток, источник которого находится в движении,  во встречном потоке формирует обратный вихревой поток. Источник вихревого потока одновременно движется сквозь сформированный обратный вихревой поток. В такой динамической системе проявляется физическое и температурное разделение вихревых потоков и не скомпенсированные силы. Здесь уместна аналогия  “хобота” природного явления смерча, в котором в качестве внутреннего восходящего потока движется источник вихревого потока.

ОПИСАНИЕ

Скоростные характеристики   движения источника вихревого потока, аксиальная скорость, параметр крутки и природа вихревого потока  являются основными для проявления заявленного эффекта.  

При относительно небольшой скорости движения источника вихревого потока формируются вихревые кольца, см. рис. № 4.12, по аналогии с демонстрационными дымовыми кольцами Вуда. За одним исключением – кольца Вуда не  вращаются вокруг центральной оси. 

Рис. № 4.1. Формирование вихревых колец противотоком

Интенсивность вращения воздушных вихревых колец вокруг трубки уменьшается по мере удаления от источника вихревого потока.

С увеличением скорости движения источника вихревого потока воздушные вихревые кольца начинают сливаться  в один общий спиральный вихревой поток, см. рис. № 4.2 .

Рис. № 4.2. Вихревые кольца начинают сливаться  в один общий спиральный вихревой поток

Изменим направление движения источника вихревого потока с линейного на круговое, см. рис. № 4.3.

Рис. № 4.3. Круговой спиральный вихревой поток, образованный противотоком.

Термодинамические процессы аналогичны с процессами,  происходящими в природных структурах типа смерча.  

Также можно найти аналогию с процессами, происходящими в вихревой трубке Ранка, с одним исключением – эффекты   проявляются не  в замкнутом пространстве трубки, а в открытом пространстве без использования разделительного конуса, диафрагмы, трубки и других статических элементов классической трубки Ранка. 

Проведённые эксперименты проявляют интересные термодинамические процессы:

1. По центру вращения вихревых источников образуется зона разряжения с одной стороны и отсутствует зона с избыточным давлением с другой стороны.

2. По центру вращения вихревых источников происходит терморазделение двух вихревых противотоков на внешний с  повышенной температурой и внутренний — с пониженной температурой по типу процессов, происходящих в классической трубке Ранка .

3. Если пропорционально радиусу  и высоте вращения вихревых источников изменяется  температура, следовательно также пропорционально радиусу  и высоте меняется давление и скоростные характеристики потоков.

4. ГИПОТЕЗА! Такая динамическая система при определённых условиях должна обеспечивать само разгон вращения вихревых источников.

ПРИМЕНЕНИЕ

1. Экспериментальные исследования взаимодействия воздушного закрученного течения с неподвижной средой, источник которого движется орбитально в направлении противотока течения. Ссылка: Экспериментальные исследования
2. Вихревой противопоточный способ создания подъёмной силы. Ссылка:   Вихревой противопоточный способ создания подъёмной силы
3. Фильтрация газов и жидкостей.

СУЩНОСТЬ

Явление, при котором осевая составляющая распространения закрученного течения из сопла меняет своё направление в пространстве за счёт специальной сопловой лопатки. Сопло в этом случае  остаётся неподвижным.

Рис. № 11.1 Прецессия вихревого потока.

Изменение геометрических размеров и место установки сопловой лопатки  на выходе сопла (вращательное и возвратно-поступательное движение сопловой лопатки  вокруг и вдоль сопла) меняет прецессирующий угол и скорость прецессии без изменения положение сопла. 

 ОПИСАНИЕ

Поток среды закручивается  в завихрителе и расширяется в пространство через сопловой аппарат (сопло).   Выходной закрученный поток после среза сопла имеет спиральную структуру и внешнюю конусную форму расширения. Известно, что изменяя интенсивность крутки (угол завихрителя)  и меняя угол конфузора сопла камеры, можно заметно менять структуру закрученного потока и угол расширения (конусности). Крутка оказывает влияние на поле течения: на расширение закрученного течения, его размеры, форму и интенсивность .

В любом случае, без использования каких-либо направляющих лопаток — форма расширения закрученного течения всегда останется неизменной – это осесимметричный конус с различным углом раскрытия. Осесимметричное направление всегда со направлено с  осью сопла. 

В классическом случае, чтобы изменить направление распространения осесимметричного конуса закрученного потока — необходимо изменять угол наклона (поворот) сопла. Ярким примером этому является водомётный поворотный движитель.

В ходе проведения экспериментов с закрученными течениями обнаружено, что выходной закрученный поток не во всех случаях направлен вдоль оси сопла при условии, что на осевую составляющую закрученного потока не воздействует какая-либо направляющая поток лопатка. Частичное экранирование радиальной составляющей закрученного течения  при определённых условиях приводит к  прецессии вихревого потока согласно рис. № 11.1.

Если срез сопла, например, на половине диаметра немного продлить (установить дополнительную лопатку), то картина истечения вихревого потока кардинально меняется. Боковая лопатка, как продолжение половины диаметра сопла — не является препятствием для осевой составляющей вихревого потока. Боковая лопатка  экранирует расширение радиальной составляющей  закрученного течения на площади самой лопатки. 

Простая лопатка на срезе сопла формирует прецессию вихревого потока, значение которой проявляется  при  определённых условиях формирования  и истечения вихревого потока.

 Изменение геометрических размеров и места установки сопловой лопатки  на выходе сопла меняет прецессирующий угол и скорость прецессии без изменения положение форсунки.  Форсунка в этом случае —  остаётся неподвижной.

Пример конструктивного исполнения сопловой лопатки показан на рис. № 11.2.

Рис. № 11.2. Сопловая лопатка.

Предположительно, прецессия возникает за счёт упругости вихревого потока.  Сопловая лопатка экранирует определённый сектор закрученного потока от радиального расширения. За счёт частичного экранирования радиального расширения  — в закрученном потоке проявляются радиально-тангенциальные пульсации, которые приводят к его прецессии согласно рис. № 11.1.

Прецессионный эффект вихревого потока (прецессия вихревого потока) был обнаружен в ходе проведения экспериментальных работ по исследованию вихревых течений.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Для проведения исследования вихревых течений был изготовлен стенд, см. рис. № 11.3.

Стенд представляет собой стальную свободно вращающуюся  по центру алюминиевую штангу длинной 2 метра. В качестве штанги использовалась алюминиевая труба  диаметром 45 мм.  С каждой стороны штанги (трубы), внутри, перед выходом (соплами) установлены статические завихрители.  Сопла на половине диаметра  продолжаются сопловыми лопатками, согласно рис. № 11.2. Воздушный поток подаётся от воздушного компрессора.

Рис. № 11.3. Стенд изучения вихревых течений.

В эксперименте  диммером (регулятором мощности)  регулировался расход воздуха от компрессора. Менялся угол установки  встроенных двух завихрителей и геометрические размеры лопатки. 

В ходе эксперимента проводилось окрашивание воздушных закрученных течений для целей визуализации различных эффектов. 

РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Некоторые результаты ОКР опубликованы на Ю-туб канале:

— https://www.youtube.com/watch?v=HbOLNKhV9C8&t=24s

— https://www.youtube.com/watch?v=W-8C9E8ys-M&t=43s

• Сопловая лопатка меняет угол течения закрученного  потока, которое приводит к формированию   не скомпенсированной тангенциальной силы тяги.  Эта сила приводит во вращательное движение штангу стенда.
• Изменение геометрических размеров и место установки сопловой лопатки  на выходе сопла — меняет угол и скорость прецессии, а также влияет на  угол расходимости прецессирующего закрученного течения.

• Прецессия вихревого потока , см рис. № 11.4.

Рис. № 11.4. Визуализация вихревой прецессии.

ПРИМЕНЕНИЕ

1. Вихревой привод винта вертолёта. Ссылка: Вихревой привод несущего винта вертолёта
2. Управляемое распыление веществ без изменения положения форсунки в различных технологических процессах. Изменение геометрических размеров и места установки сопловой лопатки  на выходе сопла — позволит менять угол и направление распыления  различных веществ без изменения положение форсунки. 
3. Фильтрация и сепарация.
4. Альтернативный способ создания подъёмной силы без  «обязательного отбрасывания назад» чего-либо.  Способ основан на  формировании перепада давления внешней среды перед сопловой лопаткой и за сопловой лопаткой. Ссылка:  Вихре-прецессирующий способ создания подъёмной силы