Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Формирование и оптико-лазерная диагностика винтовых вихревых структур в жидкости

Диссертация: Формирование и оптико-лазерная диагностика винтовых вихревых структур в жидкости
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и представлялись на: 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 международных научно-технических конференциях «Оптические методы исследования потоков» (Москва, Россия, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007 и 2009), Международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Новосибирск, Россия… Читать ещё >

Формирование и оптико-лазерная диагностика винтовых вихревых структур в жидкости (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. Диагностика вихревых течений
    • 1. 1. Вихревые течения в технических
  • приложениях
    • 1. 2. Аэродинамика ротора и структура вихревого следа
    • 1. 3. Вихревые течения в проточной части гидротурбины
    • 1. 4. Феномен распада вихря
    • 1. 5. Экспериментальная диагностика вихревых течений
  • ГЛАВА 2. Методы и устройства оптико — лазерной диагностики винтовых вихревых структур
    • 2. 1. Полупроводниковый лазер — перспективный источник когерентного света в лазерной диагностике вихревых потоков
      • 2. 1. 1. Влияние модового состава п/п лазера при диагностике градиентного нестационарного вихревого течения
      • 2. 1. 2. Модуляция и управление п/п лазером при исследовании градиентных вихревых потоков
    • 2. 2. Влияние диаграммы рассеянного излучения взвеси калибровочных частиц на диагностику вихревых течений
      • 2. 2. 1. Исследование рассеивающие свойства взвеси типовых засеивающих гидропоток частиц
      • 2. 2. 2. Стенд для исследования распределения интенсивности рассеянного света от угла регистрации
    • 2. 3. Стробируемый лазерный нож на основе п/п лазерной матрицы — осветитель винтовых вихревых структур
      • 2. 3. 1. Синхронизация когерентного осветителя и системы регистрации изображений
    • 2. 4. Детектирование и обработка сигналов лазерного доплеровского анемометр
    • 2. 5. Практическая реализация п/п ЛДИС для научных и промышленных исследований вихревых потоков
      • 2. 5. 1. Внедрение полупроводниковых лазерных доплеровских измерителей скорости
    • 2. 6. Выводы по Главе 2
  • ГЛАВА 3. Возникновение и развитие неустойчивости в ограниченном закрученном течении
    • 3. 1. Экспериментальные установки для формирования и исследования эволюции вихревых структур
      • 3. 1. 1. Кубический контейнер
      • 3. 1. 2. Цилиндрический контейнер
    • 3. 2. Экспериментальные исследования возникновения и развития трехмерной неустойчивости в кубической и цилиндрической конфигурациях ограниченного вихревого течения
      • 3. 2. 1. Возникновение и развитие трехмерной неустойчивости в кубическом контейнере
      • 3. 2. 2. Возникновение и развитие трехмерной неустойчивости в цилиндрическом контейнере
    • 3. 3. Сравнение эволюции вихревого течения для контейнеров различной геометрии
    • 3. 4. Выводы по Главе
  • ГЛАВА 4. Комплексная оптико-лазерная диагностика винтовых вихревых структур
    • 4. 1. Определение ограничений традиционных методов диагностики вихревых потоков
    • 4. 2. Разработка эффективной экспериментальной оптико-лазерной методики
    • 4. 3. Исследование развития неустойчивости вихревого течения в замкнутом цилиндре
    • 4. 4. Выводы по Главе 4
  • ГЛАВА 5. Экспериментальное исследование вихревых мультиплетов и мультиспирального распада вихря
    • 5. 1. Диагностика неустойчивости интенсивно-закрученного вихревого течения в замкнутом цилиндре большого удлинения
    • 5. 2. Исследование влияния спутного интенсивно закрученного потока на распад вихря и устойчивость винтовых мультиплетов
    • 5. 3. Экспериментальное исследование пространственной структуры вихревых мультиплетов в закрученном течении
    • 5. 4. Исследование трехмерной структуры вихревого течения методом выделения главных ортогональных компонент (POD) при статистической обработке экспериментальных данных
    • 5. 5. Выводы по Главе 5
  • ГЛАВА 6. Экспериментальные исследования вихревых следов и нестационарных процессов в проточных частях моделей ветро- и гидроагрегатов
    • 6. 1. Обоснование применения оптико-лазерной техники в практике исследования рабочих колес осевых турбин
      • 6. 1. 1. Экспериментальная методика исследования динамики ротора оптико-лазерными методами
      • 6. 1. 2. Обоснование проведения экспериментальных исследований кавитационных и нестационарных гидропотоков с использованием лазерной анемометрии и видео
    • 6. 2. Экспериментальный стенд исследования вихревого следа и пульсационных характеристик модели ротора ветрогенератора
    • 6. 3. Восстановление трехмерного поля скорости и пульсационных характеристик вокруг и позади ротора — в ближнем и дальнем следе
    • 6. 4. Влияние быстроходности на характеристики модели ротора ветрогенератора
    • 6. 5. Выводы по Главе 6

Актуальность темы

.

Работа посвящена экспериментальному диагностированию неустойчивости вихревых течений, что очень актуально для описания и понимания отдельных природных явлений и многих технологических процессов с закрученными потоками. Сегодня интенсивно идет поиск новых технических решений для улучшения аэродинамических характеристик летательных аппаратов и судов, оптимизации турбомашин. Создаются новые технологии в энергетике, связанные с возобновляемыми источниками энергии, гидроэнергетикой, высокопроизводительным и низко эмиссионным сжиганием топлива, а также разрабатываются вихревые аппараты на базе микромасштабных реакторных и теплообменных систем, улучшаются химические и тепло-массообменные технологии. Новые перспективные вихревые технологий получения и преобразования энергии являются чрезвычайно актуальными и во многом определяют конкурентоспособность на мировом рынке. Успешное решение этих актуальных проблем и создание техники нового поколения напрямую зависит от разработки нового оборудования и методов диагностики закрученных течений широко применяющихся в энергетике, на транспорте, в машиностроении и пр. Увеличение точности диагностики различных технологических течений необходимо как для описания режимов работы и совершенствования вихревых технологий, так и для разработки и совершенствования современных методов их расчета.

В частности, исследование динамики вихревого следа любых роторных машин, в том числе, осевых ветротурбин, гидротурбин, судовых винтов и вертолетов с целью минимизации его негативного воздействия является одной из приоритетных задач. Важным фактором, оказывающим кардинальное влияние на структуру течения в вихревых реакторах, является явление распада вихря (•vortex breakdown). Феномен распада вихря обусловлен внезапной перестройкой структуры течения, что существенно влияет на технологический процесс. Но и сам распад вихря весьма чувствителен к внешним возмущениям, и для исследования режимов его формирования необходимо применять самые передовые бесконтактные оптико-лазерные методы.

Широко распространенными оптическими лазерными методами бесконтактной диагностики скорости различных течений жидкости и газа являются лазерная доплеровская анемометрия (ЛДА), измеряющая скорости сопутствующих потоку частиц в фиксированной точке течения — измерительном объеме, и цифровая трассерная визуализация, выполняющая анализ структуры потока по трекам частиц — PIV {particle image velocimetry) и PTV {particle tracking velocimetry).

Методы Р1У — следящие за треками маркирующих частиц — дают на эталонных вихревых течениях до 10% погрешности, для сложных нестационарных градиентных течений погрешность достигает 20%. Пока это не достаточно для решения сложных практических задач. С другой стороны, методы ЛДА, обладая высоким пространственным и временным разрешением, предполагают последовательность измерений от точки к точке. Они требуют квазистационарности и стабильности исследуемого физического явления во время измерения, что не всегда представляется возможным в ходе эксперимента и обычно не характерно для технологических процессов. Для решения актуальных задач диагностики пульсирующих интенсивно закрученных течений в промышленности необходима разработка новых или совершенствование данных методов, которые позволят выполнять более точные синхронные измерения.

Оптико-лазерные измерительные системы в теплофизике и гидродинамике — динамично развивающаяся область знаний и технологий. ИТ СО РАН занимает одно из лидирующих мест в России и в мире по разработке указанных систем. Это касается как лазерных доплеровских анемометров ЛДА, созданных на основе полупроводниковых лазеров и позволяющих проводить точные измерения даже в замутненных потоках, так и полевых измерителей скорости типа Р1У. Разрабатываемые системы диагностики однои двухфазных потоков соответствуют мировому уровню, а по ряду показателей превосходят его. Данные наши исследования и разработки соответствуют приоритетным научно-техническим направлениям Российской Федерации.

Цель и основные задачи работы.

Создание экспериментальных методов диагностики исследования вихревых течений, обеспечивающих синхронные бесконтактные измерения кинематических характеристик в сложных нестационарных интенсивно закрученных натурных или модельных потоках жидкости, с целью детального понимания физических механизмов развития неустойчивости и распада концентрированных вихрей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Систематизация сведений об исследуемой проблеме, аналитический обзор зарубежных и отечественных научных информационных источников, сравнительный анализ и обоснование методов исследования нестационарных процессов и вихревых течений.

2. Разработка методики измерения трехмерного поля скорости и пульсационных характеристик потока жидкости для исследований динамики винтовых вихревых структур оптико-лазерными методами.

3. Разработка устройств бесконтактной оптико-лазерной диагностики в гидродинамическом эксперименте и их практическая реализация в измерительных комплексах.

4. Экспериментальные исследования нестационарных вихревых течений, генерируемых различными закручивающими устройствами.

Цель работы определяет следующие основные направления исследования:

1. Экспериментальное исследование развития неустойчивости локализованных в пространстве, замкнутых интенсивно закрученных течений.

2. Сравнение сценариев развития трехмерной неустойчивости в различных конфигурациях замкнутого потока жидкости.

3. Исследование механизма распада вихревой структуры и факторов, влияющих на формирование различных форм распада.

4. Изучение эволюции и распада вихревых следов при вариации параметров течения за моделями осевых турбин.

Методы и подходы исследования. В ходе выполнения работ применены подходы экспериментальной бесконтактной оптической диагностики нестационарных вихревых потоков жидкости в различных приложениях, основанных на лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА), анемометрии изображений частиц — цифровой трассерной визуализации (Р1У) и скоростной визуализации.

Экспериментальное моделирование вихревых течений и диагностика оптико-лазерными методами позволили получить достоверные количественные данные об исследуемых физических процессах. В частности, при лазерно-доплеровской диагностике течений погрешность измерения скоростей не превышала 2%, а при диагностике течений с помощью стереоскопической системы цифровой трассерной визуализации (Р1У) была менее 5%.

Научная новизна.

В работе впервые разработаны и реализованы новые подходы в диагностике сложных нестационарных течений, вихревых структур, а также вихревых следов, определенных через мгновенное трехмерное поле скорости за вихрегенераторомобработке информации в оптических системах регистрации динамики винтообразных вихрей и распада вихревой структуры.

Предложена методика условного осреднения для оптико-лазерной диагностики вихревых структур, обеспечивающая адаптацию локальных и полевых оптико-лазерных методов и успешное детальное исследование эволюции вихревых структур и трехмерного поля скорости закрученного течения жидкости в следе за вихрегенератором.

Впервые установлено, что сценарии перехода от стационарного к нестационарному режиму течения и развитие неустойчивости существенно отличаются для замкнутых контейнеров круглого и прямоугольного сечений.

Показано, что неустойчивости в интенсивно закрученных замкнутых течениях могут развиваться как с увеличением, так и затуханием пульсаций скорости потока. Получены количественные экспериментальные данные о развитии неустойчивости интенсивно закрученного вихревого течения.

В работе впервые экспериментально обнаружено и показано существование мультиспиральных распадов вихря, возникающих в результате распада устойчивой комбинации вихревых мультиплетов с циркуляцией одного знака.

Впервые экспериментально подтверждено существование двух новых формтриплетного и квадруплетного распада вихря. Ранее были известны семь разных форм распада вихря, шесть из которых описывали различные деформации ядра вихря, и только одна соответствовала разделению вихревого ядра на два — двуспиральный распад.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе полученных результатов и выводов разработаны и реализованы функциональные узлы измерительных систем. Созданы действующие макеты и стенды. Разработанные измерительные системы применяются в исследованиях гидродинамики закрученных низкоскоростных потоков и импульсного знакопеременного движения светорассеивающих поверхностей. Сфера применения может быть расширена на другие области научного эксперимента и промышленного производства. Результаты работы внедрены и используются в на крупнейшем предприятии отечественного гидротурбостроения ОАО «Силовые машиныJIM3», крупным практическим результатом явилось оснащение Государственного специального эталона единицы скорости воздушного потока ГЭТ 150−85 новейшим лазерным измерительным комплексом «ЛАД-015» (Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева, г. СанктПетербург), в ряде научных и учебных организаций России: Институте гидродинамики (диагностика вихрей и внутренних волн), в Институте теплофизики СО РАН (тепломассообмен, безопасность атомной энергетики, нанотехнологии), Пермском государственном университете (исследования конвекции), Пермском государственном техническом университете, Томском государственном университете, Исследовательском центре проблем энергетики КазНЦ РАН и Казанском государственном техническом университете им А. Н. Туполева, Новосибирском государственном университете.

Практическая ценность представленных результатов подтверждается успешным применением разработанных устройств, методов и подходов в конкретных работах, а так же в российских и международных проектах. Измерители скорости лазерные доплеровские ЛАД-0** утверждены типом средств измерений и внесены в Государственный реестр средств измерений за номером 46 694−11 (Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 21 апреля 2011 г. № 1872 «Об утверждении типов средств измерений», п. № 25).

Разработанная автором диссертации методика комплексной оптико-лазерной диагностики нестационарных вихревых течений позволила выработать единый подход в экспериментальном изучении развития неустойчивостей вихревого течения жидкости, а также получить в физическом эксперименте не только качественные, но и количественные данные о пространственной структуре и характеристиках распада вихря.

Данная работа связана с научной тематикой ИТ СО РАН, в том числе с исследованиями, проводимыми в рамках Федеральных целевых программ, ряда проектов РФФИ, а также в соответствии с Соглашением от 2005 г. и Исполнительным протоколом объединенной программы исследований на период 2011;2013, между Лабораторией проблем тепломассопереноса Института теплофизики Сибирского Отделения Российской Академии Наук (ИТ СО РАН) и Секцией механики жидкости Института механики, энергетики и конструирования (МЭК) Датского технического университета (ДТУ), согласовывающего пункты объединенной программы исследований аэродинамики ротора для разработки и оптимизации новых типов рабочих колес осевых турбин для ветрои гидроэнергетики.

Личный вклад автора. Основные научные результаты, включенные в диссертацию и выносимые автором на защиту получены соискателем самостоятельно. Постановка задач исследования и научная проблематика разрабатывалась диссертантом как единолично, так и при участии д.т.н. В. Г. Меледина и д.ф.-м.н. В. Л. Окулова, что обеспечило комплексный подход к изучению темы. В опубликованных совместных работах лично автором: 1) выполнены все экспериментальные исследования, отраженные в диссертации, получены экспериментальные данные, проведена обработка и анализ результатов исследований- 2) разработаны функциональные модули и интерфейсы лазерных доплеровских измерительных систем, предназначенных для измерения скорости нестационарного движения вихревых потоков- 3) разработана и апробирована методика оптико-лазерной диагностики нестационарных вихревых течений на основе комплексного использования ЛДА и Р1У измерительных технологий.

Разработки измерительных систем на стадиях НИОКР, апробация и их практическая реализация выполнялись сотрудниками научного коллектива под руководством и при непосредственном участии автора. Соискатель являлся ответственным исполнителем исследовательских проектов по тематике диссертационной работы.

Представление изложенных в диссертации и выносимых на защиту результатов, полученных в совместных исследованиях, согласовано с соавторами.

Основные положения, выносимые на защиту:

— разработанная методика экспериментальных исследований динамики винтовых вихревых структур оптико-лазерными методами на основе высокого пространственного и временного разрешения (ЛДА) и мгновенного полного поля скорости (Р1У) — разработка устройств бесконтактной оптико-лазерной диагностики в гидродинамическом эксперименте и их практическая реализация в измерительных комплексах;

— результаты экспериментальных исследований структуры локализованных в пространстве нестационарных интенсивно закрученных течений, а также развития трехмерной неустойчивости в различных конфигурациях замкнутого потока жидкости;

— результаты экспериментального исследования механизмов распада вихревой структуры и факторов влияющих на формирование различных форм распада;

— результаты экспериментального исследования развития неустойчивости и методов управления областью разрушения вихревых следов при вариации параметров течения. N.

Достоверность результатов обеспечивается использованием в работе универсальных и отработанных методов и устройств экспериментальной бесконтактной диагностики, таких, как ЛДА, Р1У, скоростная визуализация. Детальным анализом характеристик используемых установок и устройств, задающих параметры течения, данными тестовых экспериментов, повторяемостью и согласованностью результатов измерений, проведенных в разное время, на различных гидродинамических установках и разными методами. Результаты тестовых экспериментов согласуются с опубликованными данными о характеристиках подобных течений, а также с опубликованными результатами аналитических исследований и численным расчетом исследуемых конфигураций и режимов вихревых течений.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и представлялись на: 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 международных научно-технических конференциях «Оптические методы исследования потоков» (Москва, Россия, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007 и 2009), Международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Новосибирск, Россия, 1998 и 2000), 5, 6, 7 и 8 Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидродинамики» (Новосибирск, Россия, 1998, 2000, 2002 и 2004), XXXI международной школе-конференции «Advanced Problems in Mechanics» (Санкт-Петербург, Россия, 2003), 8-th International Conference on «Laser Anemometry Advances and Application» (Roma, Italy, 1999), 9-th (Millennium) International Symposium on Flow Visualization (Edinburgh, UK, 2000), 5th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics (Soloniki, Greece, 2001), 447th EUROMECH Colloquium on Interaction Phenomena in Turbulent Particle-Laden Flows (Tallinn, Estonia, 2003), 448 EUROMECH Colloquium «Vortex dynamics and field interactions» (Paris, France, 2004), 2, 3, 5, 7, 9 и 11 Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, Россия, 2006, 2008, 2009, 2010, 2011), International conference «HYDRO-2006 Maximizing the benefits of Hydropower» (Porto Carras, Greece, 2006), 2 International Symposium on Instability and Bifurcations in Fluid Dynamics (DTU, Copenhagen, Denmark, 2006), IUTAM Symposium «Hamiltonian dynamics vortex structures turbulence» (Moscow, Russia, 2006), III международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, Россия, 2008), IUTAM Symposium «150 Years of Vortex Dynamics» (DTU, Copenhagen, Denmark, 2008), 7, 8 и 9 Европейской конференции по механике жидкости (Manchester, UK, 2008; Munchen, Germany, 2010; Rome, Italy, 2012), VII Международной конференции «Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике» (Новосибирск, Россия, 2010), 8 International Symposium On Particle Image Velocimetry (Melbourne, Australia, 2009), Wake conference (Visby, Sweden, 2011), Международной конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность», «Не-За-Те-Ги-Ус» -2012, (Звенигород, Россия, 2012), Conference The Science of Making Torque from Wind 2012 (Oldenburg, Germany, 2012), X международной конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Алушта, Украина, 2012), а также на научных семинарах ИТ СО РАН.

Результаты работы получили широкую известность и признание специалистов. Цикл работ «Многоспиральные распады вихря» был отмечен Премией имени академика Г. И. Петрова Российского Национального комитета по теоретической и прикладной механике РАН (2012), а картина мультиспирального распада вихря как наиболее существенный физический результат была представлена на обложке Journal of Fluid Mechanics (V. 683, 2011). Работа по созданию и применению ЛДИС в качестве экспериментальной измерительной базы стала победителем VII Конкурса русских инноваций в номинации «Лучший промышленный проект» (2008), практические результаты работы отмечены золотой медалью «Innovations for investments to the future» Американо-Российского делового союза (ARBU, 2009), золотой медалью VII Московского международного салона инноваций и инвестиций (2007), Дипломом победителя в номинации «Научное и технологическое оборудование» конкурса «Научный прибор — 2011», проводимого в рамках 5-ой Международной специализированной выставки «БШЕХРО — Научное приборостроение -2011», и т. д.

Публикации. Результаты, представленные в диссертации, опубликованы более чем в 80 научных работах, в том числе в 23 работах из перечня ВАК, среди которых 20 статей в ведущих научных журналах. Подано 5 заявок на патент, получен патент на ПМ, положительные решения о выдаче патентов на изобретение и полезную модель.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 313 е., включая 132 рисунка и 11 таблиц.

Список литературы

содержит 209 источников.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Проанализированы возможности применения оптико-лазерных измерительных технологий для исследования развития нестационарности в закрученных потоках. Установлено, что при исследовании осесимметричных стационарных режимов закрученного течения результаты визуализации и измерения поля скорости, выполненные Р1У-методом, дают хорошие результаты для сравнения с численным расчетом, однако приводят к значительному искажению картины течения при нестационарных режимах. Установлено, что раздельное применение широко распространенных оптических измерительных технологий ЛДА и Р1У часто приводит к получению искаженной информации, особенно для переходного и развитого нестационарного режимов течения.

2. Для изучения сложного нестационарного движения в закрученных потоках предложен и обоснован метод комплексной лазерной диагностики, включающий доплеровскую анемометрию и визуализацию, обеспечивающий измерение кинематических параметров реакции исследуемой среды на управляемое внешнее воздействие, оценку и выбор пространственно-временных масштабов, необходимых для адаптивной обработки сигналов и пространственное позиционирование зондирующего поля.

3. Разработаны и реализованы лазерные доплеровские измерительные системы для гидродинамических исследований вихревых структур на основе полупроводникового лазера, а также автоматизированный широкоформатный источник когерентного излучения на основе полупроводникового лазера с расширенными функциональными возможностями, позволяющими задавать различные алгоритмы работы. Разработанные приборы внедрены на крупных предприятиях России и высших учебных заведениях, в том числе, вошли в состав Государственного эталона воздушного потока ГЭТ 150−85. Измерители скорости лазерные доплеровские ЛАД-0** утверждены типом средств измерений и внесены в Государственный реестр средств измерений.

4. Разработана эффективная экспериментальная методика комплексной лазерной диагностики, направленная на адаптацию и применение локальных и полевых оптико-лазерных методов. Совместное их использование при диагностике осциллирующих течений позволяет существенно улучшить как временное, так и пространственное разрешение измерений, получить информацию о временном масштабе пульсаций потока и ее характерные частоты и определить изменение поля скорости за период флуктуации вихревой структуры.

5. Впервые экспериментально исследована структура вихревого течения, выполненная условным осреднением Р1У мгновенного поля скорости в замкнутых цилиндрическом и кубическом контейнерах с вращающейся крышкой в широком диапазоне изменения режимных параметров. Впервые показано, что в кубическом и цилиндрическом контейнерах при возрастании числа Рейнольдса существенно различаются не только сценарии развития закрученного потока, но и моменты возникновения и роста пульсаций скорости в потоке (в два раза по числу Рейнольдса). Главные различия — отсутствие в кубическом контейнере стационарного режима течения и пузыревидного осесимметричного распада вихревой структуры при низких числах Рейнольдса.

6. Впервые экспериментально установлено, что переход к нестационарному режиму течения в замкнутом вихревом течении характеризуется возникновением азимутальных возмущений с характерными волновыми модами и частотами, при этом осесимметричная волновая мода к = 0 сосредоточена вблизи оси вихря, совпадающей с осью цилиндра, в то время как азимутальные волновые моды к = 3,4 и 5 доминируют ближе к периферии цилиндра. Установлено, что существуют режимы, которые являются осесимметричными, но осциллирующими во времени и режимы, которые стационарны, но неосесимметричны, что связано с равномерным вращением обнаруженных мультиплетных структур. Полученные результаты подтверждают предположение о том, что начало перехода к нестационарному режиму течения не связано напрямую с явлением распада концентрированного вихря.

7. Исследование структуры течения в замкнутом цилиндре при его относительном удлинении И е [3.2, 5.5] впервые позволило идентифицировать эти режимы как мульти-спиральные распады концентрированного приосевого вихря с образованием после распада винтообразных вихревых дуплетов, триплетов и квадруплетов. Результаты визуализации были подтверждены восстановленной трехмерной структурой поля скорости, на тех же режимах, где наблюдались мульти-спиральные распады.

8. Впервые оптико-лазерными методами проведены экспериментальные исследования трехмерной структуры и пульсационных характеристик вихревого следа и его распада позади роторных систем. Проведенные исследования не только позволили диагностировать мгновенную структуру трехмерного поля скорости в продольном сечении течения за трехлопастным ротором, но подтвердить и обосновать предположения и гипотезы классической теории ротора. Восстановленное трехмерное поле скорости и пульсационные характеристики дальнего и ближнего следа позволяют сформулировать условия появления неустойчивости в системах винтовых вихрей, которые необходимо учитывать при проектировании и оптимизации рабочих колес осевых турбин.

В диссертации поставлена, обоснована и решена крупная научнотехническая проблема разработки и реализации методов и устройств оптико-лазерной диагностики, а также создания комплексных измерительных систем, ориентированных на применение в научных экспериментах и в промышленных технологиях, в области исследования нестационарных вихревых потоков жидкости. Решение проблемы имеет важное научное и прикладное значение для экспериментальной вихревой гидродинамики, а также для промышленных технологий, связанных с необходимостью точных бесконтактных измерений параметров движущихся объектов.

Данная работа определила научное направление, связанное с разработкой методов и устройств оптико-лазерной диагностики и управления формированием и распадом винтовых вихревых структур в замкнутых интенсивно закрученных течениях и вихревых следов позади ротора ветрои гидроагрегатов, а так же с развитием современной комплексной методики оптико-лазерной диагностики нестационарных вихревых течений, основанной на одновременном использовании локальных и полевых измерителей скорости для более детального понимания условий формирования и эволюции движения нестационарных вихревых структур.

Данное направление позволяет выработать рекомендации по определению рабочих режимов, при которых возможно формирование устойчивой мультиспиральной системы вихрей вследствие явления нестационарного распада вихревой структуры. Полученные результаты расширяют знания о механизмах возникновения и развития неустойчивости системы вихрей и обеспечивают практически значимые выводы и рекомендации при разработке технологических устройств нового поколения.

Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность научным консультантам: д.т.н. Меледину В. Г. и д.ф.-м.н. Окулову B. J1. за всестороннюю помощь и внимание, оказанные при выполнении настоящей работы, научным сотрудникам лаборатории проблем тепломассопереноса ИТ СО РАН к.т.н. Бакакину Г. В., Павлову В. А., к.т.н. Двойнишникову С. В., к.т.н. Аникину Ю. А., к.т.н. Рахманову В. В., Главному В. Г., Кабардину И. К., аспиранту Чубову A.C., принимавших активное участие при выполнении отдельных этапов работы. Автор также считает необходимым выразить признательность д.ф.-м.н. Куйбину П. А., к.ф.-м.н. Евсееву А. Р. и к.ф.-м.н. Шторку С. И. за полезные обсуждения содержания работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки / Пер. с англ. — М.: Мир, 1987. — 590 с.
  2. Меркулов, А П. Вихревой эффект и его применение в технике. М.: Машиностроение, 1969.- 183 с.
  3. А. А. Теория и практика закрученных потоков. Киев: Наук. Думка, I989. — 180 с.
  4. А. Н. Аэродинамика циклонно-вихревых камер. Владивосток: Издание Дальневосточного ун-та., 1983. — 232 с.
  5. А.Д., Иванов C.B., Мурашкин A.B., Чижиков Ю. В. Вихревые аппараты. М.: Машиностроение, 1985. — 256 с.
  6. О. В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерно-энергетических установок. М.: Физматлит, 2010. — 287 с.
  7. A.A. Аэродинамика и процессы в вихревых камерах. Новосибирск: Наука, 1992.-300 с.
  8. С.С., Волчков Э. П., Терехов В. И. Аэродинамика и тепломассаобмен в ограниченных вихревых потоках. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1987. — 282 с.
  9. .П. Процессы турбулентного переноса во вращающихся течениях. Алма-Ата: Наука, 1977. — 226 с.
  10. C.B., Окулов В. Л., Закрученные потоки в технических приложениях (обзор) // Теплофизика и аэромеханика, 1996. Т.3(2), 1996, с. 101−138.
  11. И.Г., Кутепов A.M. Гидроциклонирование. М.: «Наука», 1994. -352 с.
  12. А. Теория вихрей. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. — 160 с. (Poincare H. Theorie des Tourblllions. — Paris, 1893.)
  13. M. А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука, 1981. — 366 с.
  14. В.В. Общая теория вихрей. Ижевск: Изд-во Удмурт, гос. ун-та, 1998. -238 с.
  15. Ф. Дж. Динамика вихрей. М: Научный мир, 2000. — 376 с.
  16. C.B., Куйбин П. А., Окулов В. Л. Введение в теорию концентрированных вихрей. Новосибирск: Изд. Ин-та теплофизики СО РАН, 2005. — 504 с.
  17. A.B., Грек Г. Р., Довгаль A.B., Козлов В. В. Возникновение турбулентности в пристенных течениях. Новосибирск: Наука, 1999. -328 с.
  18. Д.Г. Вихревые кольца. Новосибирск: Академ. Издат. «ГЕО». — 2007. — 151 с.
  19. J. P., & Andersen P. Hydrodynamics of Ship Propellers. Cambridge University Press. 1994. 420 p.
  20. Conlisk A. T. Modern helicopter rotor aerodynamics. // Prog. Aerosp. Sci. 2001 V. 37, P. 419— 476.
  21. Hansen M.O.L., Madsen H.A. Review paper on wind turbine aerodynamics // Journal of Fluids Engineering, 2011. V. 133. Iss. 11. p. 114 001- 114 012.
  22. S0rensen J.N. Aerodynamic Aspects of Wind Energy Conversion // Annual Review of Fluid Mechanics, 2011. Vol. 43, p. 427−448.
  23. Hansen M.O.L. Aerodynamics of Wind Turbines: second edition. Earthscan: London Sterling, YA, 2008. p. 170.
  24. Ivanell S., Mikkelsen R., Sorensen J. N., Henningson D. Stability analysis of the tip vortices of a wind turbine // Wind Energy, 2010. Vol. 13, p. 705−715.
  25. Rheingans W.J. Power swings in hydroelectric power plants // Transactions ASME. 1940. -Vol. 62.
  26. Kuibin P.A., Pylev I.M., Arm V.Kh. Predicting the resonance and self-oscillation phenomena in the hydraulic part of a hydro turbine // CD: Proceedings of Int. Conf. HYDRO-2008, Ljubljana, Slovenia, October 6−8, 2008. Paper No. 9.10. 8 p.
  27. Susan-Resiga R., Ciocan G. D., Anton I. and Avellan F. Analysis of the Swirling Flow Downstream a Francis Turbine Runner // Journal of Fluid Engineering, 2006, V. 128, p. 177−189.
  28. Syred N. A review of oscillation mechanisms and the role of the precessing vortex core (PVC) in swirl combustion systems // Prog, energy combust. Sc. 2006. Vol. 32(2). p. 93−161.
  29. Shtork S.I., Cala C.E., Fernandes E.C. Experimental characterization of rotating flow field in a model vortex burner // Exp. Thermal and Fluid Sc. 2007. V. 31. p. 779−788.
  30. Timmer WA, Van Rooij R. Summary of the Delft university wind turbine dedicated airfoils // Journal of Solar Energy Engineering, 2003. V. 125. p. 488−496.
  31. Fuglsang P, Bak C. Development of the RIS0 wind turbine airfoils // Wind Energy. 2004. V.7, p. 145−162.
  32. Froude R.E. On the part played in propulsion by differences of fluid pressure // Transactions of the Institute of Naval Architects, 1889. V. 30. p. 390−405.
  33. Betz, A. Schraubenpropeller mit geringstem Energieverlust. Dissertation, GEottingen Nachrichten, GEottingen. 1919.
  34. , V. L. & Sorensen, J. N. Stability of helical tip vortices in a rotor far wake // J. Fluid Mech. 2007. V. 576, p. 1−25.
  35. Okulov V.L., S0rensen J.N. Maximum efficiency of wind turbine rotors using Joukowsky and Betz approaches // J. Fluid Mech. 2010. Vol. 649. P. 497−508.
  36. В.JI., ван Куик Г.A.M. Предел Беца-Жуковского для максимального значения коэффициента использования энергии ветра // Альтернативная энергетика и экология, 2009. № 9(77). С. 106−111.
  37. Ciocan G.D., Iliescu M.S., Vu T.C., Nennemann В., Avellan F. Experimental Study and Numerical Simulation of the FLINDT Draft Tube Rotating Vortex // J. Fluids Eng. 2007, — Vol. 129.-P. 146−158.
  38. Felli, M., Camussi, R. and Di Felice, F. Mechanisms of evolution of the propeller wake in the transition and far fields // J. Fluid Mech. 2011, V. 682, p. 5−53.
  39. Bolnot, Т., Leweke, T. & Le Diz’es, S. 2011 Spatio-temporal development of the pairing instability in helical vortices. AIAA Paper 2011−3927.
  40. , J. N. & Shen, W. Z. Numerical modeling of wind turbine wakes // J. Fluids Engng. 2002. V. 124, p. 393−399.
  41. Falvey H.T. Draft tube surges a review of present knowledge and an annotation bibliography. Report No. REC-ERC-71−42, U.S. Bureau of Reclamation, Dec. 1971.
  42. Wahl T. L, Skinner M. M, Falvey H.T. The twin vortex draft tube surge: Report Bureau of Reclamation, PAP-590, 1990.
  43. Hashimoto H. Theoretical study of swirling flow accompanied by helical cavity core in circular pipe // Rep. Inst. High Speed Mech. 1971. V. 23, № 228. p. 61−97.
  44. Kuibin, P. A., Okulov, V.L. Self-induced motion and asymptotic expansion of the velocity field in the vicinity of helical vortex filament // Phys. of Fluids, 1998. Vol. 10, No. 3, p. 94−122.
  45. Alekseenko S.V., Kuibin P.A., Okulov V.L., Shtork S.I. Helical vortices in swirl flow // J. Fluid Mech. 1999. Vol. 382, p. 195−243.
  46. Alekseenko S.V., Kuibin P.A., Okulov V.L., Shtork S.I. Vortex Precession in a Gas-Liquid Flow // Heat Transfer Research, 2010. Vol. 41(4), p. 467−479.
  47. M.A., Штерн B.H. Гидродинамическая устойчивость и турбулентность. -Новосибирск: Наука, 1977. 366 с.
  48. К.В., Емин О. Н., Митрохин В. Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1986. — 432 с.
  49. С.М., Котовский В. Н., Ништ М. И., Федоров P.M. Математическое моделирование плоскопараллельного отрывного обтекания тел. М.: Наука, 1988. — 232 с.
  50. Lambourne N. S, Bryer D.W. The bursting of leading edge vortices some observation and discussion on the phenomenon // Aero.Res. Counc. R & M 3282: 1961.
  51. Sarpkaya T. On stationary and traveling vortex breakdowns // J. Fluid Mech. 1971. V. 45. p. 545−559.
  52. R.-K. Zhang, Q.-D. Cai, J.-Z. Wu, Y.-L. Wu, S.-H. Liu and L. Zhang. The physical origin of severe low-frequency pressure fluctuations in giant Francis turbines // Modern Physics Letters B, 2005. Vol. 19, N 28. p. 1527−1530.
  53. S0rensen J.N., Naumov I.V., Okulov V.L. Multiple helical modes of vortex breakdown // J. Fluid Mech., 2011. V. 683, p. 430−441.
  54. B.JI., Наумов И. В., Майер K.E. Обоснование визуальной диагностики мультиспиральных распадов вихря // Доклады Академии Наук, 2010. Т. 435, № 1. С. 40−45.
  55. Vonnegut В. A vortex whistle // Journal of the Acoustical Society of America. 1954. V. 26. p. 18−20.
  56. Chanaud R.C. Observations of oscillatory motion in certain swirling flows // J. Fluid Mech. 1965. V. 21. p. 111−127.
  57. Cassidy J.J., Falvey H.T. Observation of unsteady flow arising after vortex breakdown // J. Fluid Mech. 1970. V. 41. p. 727−736.
  58. Syred N. A review of oscillation mechanisms and the role of the precessing vortex core (PVC) in swirl combustion systems //Prog, energy combust. Sc., 2006. Vol. 32(2). p. 93−161.
  59. Albrecht H.-E., Borys M., Damascke N., Tropea C. Laser Doppler and Phase Doppler Measurement Techniques. Berlin: Springer. 2003. 738 p.
  60. Raffel M., Willert C.E., Kompenhans J. Particle Imaging Velocimetry. Berlin: SpringerVerlag. 2001.-269 p.
  61. .С. Лазерная диагностика потоков / под ред. В. А. Фабриканта. М.: Издательство МЭИ, 1990. — 288 с.
  62. В.М., Оришич A.M., Павлов А. А., Пикалов В. В. Методы оптической диагностики в аэрофизическом эксперименте. Новосибирск: НГУ, 2009. — 450 с.
  63. Ю.Н., Арбузов В. А., Белоусов П. П., Белоусов П. Я. Оптические методы исследования потоков / Отв. ред. В. Е. Накоряков. Новосибирск: Сиб. университет, изд-во, 2003.-418 с.
  64. Tropea С., Yarin A.L., Foss J. F. Springer handbook of experimental fluid mechanics. -Springer. 2007.- 1557 p.
  65. Chernoray V., Haasl S., Stemme G., Sen M., Loefdahl L. Characteristics of a hot wire rnicrosensor for time-dependent wall shear stress measurements // Exp. Fluids. 2003. Vol. 35, N. 3. P. 240−251.
  66. Venas В., Abrahamsson H., Krogstad P.-A. and Lofdahl L. Pulsed hot-wire measurements in two- and three-dimensional wall jets // Experiments in Fluids, 1999. Vol. 27. № 3. p. 210−218.
  67. B.E., Бурдуков А. П., Кашинский O.H., Гешев П. И. Электродиффузионный метод исследования локальной структуры турбулентных течений: АН СССР, — Сибирское отделение, — ИТ, — Новосибирск, — 1986, — 247 С.
  68. Alekseenko S.V., Markovich D.M. Electrodiffusion diagnostics of wall shear stresses in impinging jets // J Appl Electrochem. 1994. V. 24. p 626−631.
  69. Алексеенко C. B, Бильский A.B., Маркович Д. М. Применение метода цифровой трассерной визуализации для анализа турбулентных потоков с периодической составляющей // Приборы и техника эксперимента. 2004. № 5. С. 145−153.
  70. Scarano F. Iterative image deformation methods in PIV // Meas Sci Technol., 2002. № 13. p. R1-R19.
  71. Д.М., Токарев М. П., Бильский A.B. Адаптивные алгоритмы обработки изображений частиц для метода Particle Image Velocimetry // Современные оптические методы исследования потоков / Б. С. Ринкевичус. М.: Оверлей. 2009. — С.180−205.
  72. Akhmetbekov Ye.K., Alekseenko S.V., Dulin V.M., Markovich D.M., Pervunin K.S. Planar fluorescence for round bubble imaging and its application for the study of an axisymmetric two-phase jet// Exp. Fluids. 2010. V. 48. p. 615−629.
  73. Tokuhiro A., Maekawa M., Iizuka K., Hishida K., Maeda M. Turbulent flow past a bubble and an ellipsoid using shadow-image and PIV techniques // Int. J. Multiphase Flow. 1998. Vol. 24. p. 1383−1406.
  74. Lindken R., Merzkirch W. A novel PIV technique for measurements in multiphase flows and its application to two-phase bubbly flows // Exp. Fluids. 2002. Vol. 33. p. 814−825.
  75. A.B., Ложкин В. А., Маркович Д. М., Токарев М. П., Шестаков M.B. Оптимизация и тестирование томографического метода измерения скорости в объеме потока // Теплофизика и аэромеханика. 2011. Т.18. № 4. С.1−12.
  76. A.B., Ложкин Ю. А., Маркович Д.М Интерферометрический метод измерения диаметров капель // Теплофизика и аэромеханика. 2011. Т. 18. № 1.С.1−13.
  77. Лазерная анемометрия, дистанционная спектроскопия и интерферометрия: Справочник / Клочков В. П., Козлов Л. Ф., Потыкевич И. В. и др.- Под ред. Соскина М. С. Киев: Наукова думка, 1985. — 759 с.
  78. Ю.Н., Ринкевичюс Б. С. Методы лазерной доплеровской анемометрии. М.: Наука, 1982. — 304 с.
  79. Т., Грейтид К. Лазерные системы в гидродинамических измерениях: Пер. с англ. / Отв. ред. Божков А. И. М.: Энергия, 1980. — 336 с.
  80. П.Я., Дубнищев Ю. Н., Меледин В. Г. Оптический измеритель скорости на основе полупроводникового лазера // Квантовая электроника, 1988. Т. 15. № 3. С. 633−635.
  81. Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, модуляция, спектры: Пер. с англ./Под ред. Л. А. Ривлина. М.: Радио и связь, 1990. -320 с.
  82. О., Принципы лазеров: Пер. с англ. -3-е перераб. и доп. изд. -М.: Мир, 1990. -558 с.
  83. В.Г. Формирование и обработка сигналов в лазерных доплеровских измерительных системах: Автореферат дис. докт. техн. наук: 05.11.07 / Институт теплофизики СО РАН. Новосибирск, 1996. — 39 с.
  84. Ю. Н. Меледин В.Г. Наумов И. В. и др. Полупроводниковый лазер. Методические указания // НГТУ, издание № 900. Изд. НГТУ, 1998 г. — 42 с.
  85. Г. В., Меледин В. Г., Наумов И. В. и др. Полупроводниковый лазер и его характеристики // Новые информационные технологии в университетском образовании: Материалы Международной научно-методической конф. Новосибирск, 1998. — С. 24−25.
  86. П.Г. Причины и распределение отказов в полупроводниковых лазерах // Квантовая электроника, 1986. Т. 13. № 9. С. 1749−1770.
  87. Ю.Н. Разработка оптических методов и средств исследования потоков на основе селекции пространственно временной структуры рассеянного света: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.11.16 / Институт теплофизики СО РАН. — Новосибирск, 1993. — 39 с.
  88. Г. В., Меледин В. Г., Наумов И. В. Широкоапертурный прецизионный фотоприемник // Приборы и техника эксперимента, 1999. № 1. С. 100−104.
  89. Mocker H.W., Bjork Р.Е. High Accuracy Laser Doppler Velocimeter Using Stable Long-Wavebigth Semiconductor Lasers // Appl. Opt., 1989. Vol. 28. № 22. P. 4914−4919.
  90. К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами (пер. с англ.) -М.: Мир, 1986,-660 с.
  91. Fluid Mechanics Measurements / Ed. by R.J. Goldstein. New York: Hemisphere Pub. Corp., 1982. -630 p.
  92. M. Оптика спеклов: Пер. с франц. М.: Мир, 1980. — 171 с.
  93. Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971, -165 с.
  94. А.П. Физические основы гидрооптики. Минск: Наука и техника, 1975. 569 с.
  95. Лазерные измерительные системы / A.C. Батраков, М. М. Бутусов, Г. П. Гречка и др.- Отв. ред. Д. П. Лукьянов. М.: Радио и связь, 1981. — 456 с.
  96. В.Ф., Папырин А. Н., Солоухин Р. И. Оптические методы регистрации быстродействующих процессов. Новосибирск: Наука, 1980. — 208 с.
  97. П.Я., Дубнищев Ю. Н., Меледин В. Г. Лазерный доплеровский анемометр с адаптивной временной селекцией и визуализацией вектора скорости // Известия СО АН СССР (сер. техн. наук), 1990. № 4. — С. 24−28.
  98. Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973. — 848 с.
  99. В.А., Ринкевичюс Б. С. Цифровые методы обработки сигналов в лазерной анемометрии и виброметрии // Автометрия, 1998. № 6. С. 93−105.
  100. Ю.Н., Меледин В. Г., Наумов И. В., Сотников В. В. Лазерная диагностика низкоскоростных закрученных потоков //Автометрия, 2000. № 5. С. 30−39.
  101. Л.А., Вакман Д. Е. Разделение частот в теории колебаний и волн М.: Наука, 1983.-233 с.
  102. А.А., Минц М. Я., Чинков В. Н. Цифровая обработка сигналов в измерительной технике Киев: Техника, 1985. — 151 с.
  103. В. В., Бакакин Г. В., Главный В. Г., Меледин В. Г., Наумов И. В. Управляемый высоковольтный стабилизированный источник питания фотоэлектронного умножителя // Приборы и Техника Эксперимента, 2006, N 5. С.90−92.
  104. С.В., Куйбин П. А., Окулов B.JL, Шторк С. И. Характеристики закрученных потоков с винтовой симметрией // Письма в ЖТФ, 1994. т.20, вып.18, С. 33−39.
  105. П.А., Окулов В. Д., Одномерные решения для течений с винтовой симметрией // Теплофизика и аэромеханика, 1996. Т. З, N4, С. 311−315.
  106. Okulov, V. L. On the stability on multiple helical vortices // J. Fluid Mech. 2004. V.521, p. 319−342.
  107. Berdnikov V.S., Vinokurov V.V., Panchenko V.I., Solov’ev S.V. Heat Exchange in the Classical Czochralski Method // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2001. T. 74. № 4. C. 1007−1014.
  108. Escudier M.P. Observation of the flow produced in cylindrical container by rotating endwall // Experiments in Fluids, 1984. № 2, p.189−196.
  109. , А., Могу, M. & Hopfinger, E.J. 1998: Experiments on vortex breakdown in a confined flow generated by a rotating disc. J. Fluid Mech. V. 370, 73−99 p.
  110. Alekseenko S.V., Shtork S.I. Swirling flow large-scale structures in a combustor model // Russian J. of Engineering Thermophysics, 1992. V.2, p.231−265.
  111. B.A., Дубнищев Ю. Н., Лебедев A.B. и др. Наблюдение крупномасштабных гидродинамических структур в вихревой трубке и эффект Ранка // Письма в ЖТФ, 1997. Т 23, N23. С. 47−52.
  112. Chiang T.R., Sheu W.H., Tsai S.F. Disk-driven vortical flow structure in a cubical container // Computers& Fluids, 1999. N 28, p. 41−61.
  113. В. Л., Меледин В. Г., Наумов И. В. Экспериментальное исследование закрученного потока в кубическом контейнере // ЖТФ. 2003. Т. 73, № 10. С. 29−35.
  114. П.Я., Дубнищев Ю. Н., Меледин В. Г. Лазерный доплеровский анемометр с адаптивной временной селекцией и визуализацией вектора скорости // Известия СО АН СССР (сер. техн. наук), 1990. N 4. с. 24−28.
  115. Adrian R.J. Particle Imaging Techniques for Experimental fluid Mechanics // Annual Review of Fluid Mechanics. 1991. Vol. 23. p. 261−304.
  116. S0rensen J.N., Naumov I. and Mikkelsen R. Experimental investigation in three-dimensional flow instabilities in a rotating lid-driven cavity // Experiments in Fluids, 2006. V. 41, No 6, p. 425 440.
  117. Ю.А., Наумов И. В., Меледин В. Г., Окулов В. Л., Садбаков О. Ю. Исследование пульсационных характеристик закрученного потока в кубическом контейнере // Теплофизика и аэромеханика, 2004. Т. 11, № 4. С.571−576.
  118. И.В., Окулов В. Л., Майер К. Е., Соренсен Ж. Н., Шен В. LDA-PIV-диагностика и 3-мерный расчет пульсирующего закрученного потока в цилиндрическом контейнере // Теплофизика и аэромеханика. 2003. Т. 10, № 2. С. 151−156.
  119. Gelfgat A.Y., Bar-Yoseph P.Z., Solan A. Three-dimensional instability of axisymmetric flow in rotating lid-cylinder enclosure // J. Fluid Mech. 2001. V. 438. p. 363−377.
  120. Vogel H.U. Experimentelle Ergebnisse uber die laminare Stromung in einem zylindrischen Gehause mit darin rotierender Scheibe. Gottingen: Max-Planck-Institut fur Stromungsforschung, 1968, Bericht 6.
  121. Sorensen J.N. Visualization of rotating fluid flow in a closed cylinder. Lyngby, Denmark: DTU, Department of Fluid Mechanics. 1992. Rep. AFM 92−06.
  122. В.Л., Соренсен Ж. Н., Варламова Е. А. Возникновение асимметрии и нестационарности при лабораторном моделировании гидродинамической структуры смерча // Изв. РАН, ФАО, 2004. Т. 40. № 2. С. 196−210.
  123. Sotiropoulos F., Ventikos Y. The three-dimensional structure of confined swirling flows with vortex breakdown // J. Fluid Mech. 2001. V. 426. p. 155−175.
  124. Sorensen J.N., Christensen Е.А. Direct numerical simulation of rotating fluid flow in a closed cylinder//Physics of Fluids. 1995. V. 7(4). p. 764−778.
  125. Sorensen J.N., Loc T.P. High-order axisymmetric Navier-Stokes code: Description and evaluation of boundary condition // Int. J. Numer. Meth. in Fluids. 1989. V. 9. p. 1517−1537.
  126. Sotiropoulos F., Webster D.R., Lackey T.C. Experiments on Lagrangian transport in steady vortex-breakdown bubbles in a confined swirling flow // J. Fluid Mech., 2002. V. 466. p. 215−248.
  127. В.Л., Наумов И. В., Соренсен Ж. Н. Особенности оптической диагностики пульсирующих течений // Журнал технической физики, 2007. Том. 77(5), С. 47−57.
  128. Liu Y.Z., Chen H.P. LDA: An Experimental Whole Field Investigation on Confined Rotating Flow with and without Vortex Breakdown. // Proc. 10th Int. Symposium on «Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics» Lisbon. 2000.
  129. С.И., Кала К. Э., Фернандес Э. К., Хейтор М. В. О формировании когерентных винтовых структур в закрученной струе // Письма в ЖТФ, 2005. Том 31, N 15. С. 62−68.
  130. Shen W.Z., Michelsen J.A., Sorensen J.N. Improved rhie-chow interpolation for unsteady flow computations // AIAA J. 2001. Vol. 39, N 2. p. 2406 2409.
  131. Michelsen J.A. Basis 3D-A platform for development of multiblock PDE solvers. — Lyngby Denmark.: Technique Univ. of Denmark, 1992. Rep. AFM 92−05.
  132. Sorensen J.N., Gelfgat A.Yu., Naumov I.V. and Mikkelsen R.F. Experimental and numerical results on three-dimensional instabilities in a rotating disk tall cylinder flow // Phys. Fluids, 2009. V. 21, p. 54 102−54 106.
  133. Lopez, J.M. Rotating and modulated rotating waves in transitions of an enclosed swirling flow // J Fluid Mech. 2006. V.553. p. 323−546.
  134. Okulov V.L., Sorensen J.N. Stability of helical tip vortices in a rotor far wake // J. Fluid Mech. 2007. Vol. 576, p. 1−25.
  135. Marques F., Lopez J.M. Precessing vortex breakdown mode in an enclosed cylinder flow // Phys. Fluids. 2001. V. 13(6). P. 1679−1682.
  136. Gelfgat A.Y., Bar-Yoseph P.Z., Solan A. Stability of confined swirling flow with and without vortex breakdown // J Fluid Mech. 1996. V. 311. p. 1−36.
  137. И.В., Окулов В. Л., Соренсен Ж. Н. Два сценария развития неустойчивости в интенсивно закрученном течении // Письма в ЖТФ, 2007. Том 33, N. 18, С.32−39.
  138. В.Л., Наумов И. В., Соренсен Ж. Н. Самоорганизующиеся вихревые мультиплеты в закрученном течении // Письма в ЖТФ, 2008. Том 34, N 15. С. 89−95.
  139. Serre Е., Bontoux P. Vortex breakdown in a three-dimensional swirling flow // J. Fluid Mech., 2002. V.459. p. 347−370.
  140. Gelfgat A.Yu. Three-dimensional instability of axisymmetric flows: solution of benchmark problems by a low-order finite volume method // Int. J. Numer. Meths. Fluids. 2007. V. 54. p. 269 295.
  141. В.Л., Наумов И. В., Соренсен Ж. Н. Вихревой триплет // Доклады Академии Наук, 2006. Т. 409, № 3. с. 333−337.
  142. Okulov V.L., Naumov I.V., Shen W.Z., Sorensen J.N. Triplet of Helical Vortices // Hamiltonian Dynamics, Vortex Structures, Turbulence (Eds. J. Borisov et al.) IUTAM Bookseries V.6. B: Springer 2008, p. 281−290.
  143. Eckhardt В., Schneider Т. M., Hof B. Westerweel J. Turbulence transition in pipe flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 2007. V. 39. p. 447−468.
  144. Sarpkaya T. Turbulent vortex breakdown // Phys. Fluids 1995. V.7. p. 2301−2303.
  145. Faler, J.H., Leibovich, S. An experimental map of the internal structure of a vortex breakdown //J Fluid Mech. 1978. 86(2), p. 313−335.
  146. Khoo, В. C., Yeo K. S., Lim D. F. & He X. Vortex breakdown in an unconfined vortical flow // Expl. Thermal Fluid Sci. 1997. V. 14. p. 131−148.
  147. Billant, P., Chomaz, J.M., Huerre, P. Experimental study of vortex breakdown in swirling jets // J. Fluid Mech. 1998. V.376. p. 183−219
  148. Thomson W. Floating magnets (illustrating vortex-systems) //Nature. 1878. Vol. 18, p.13−14.
  149. Kurakin L.G., Yudovich V.I. The stability of stationary rotation of a regular vortex polygon // Chaos. 2002. V.12. N 3. p. 574−595.
  150. Mayer A. M. Floating magnets // Nature. 1878. V. 18. P. 258−260.
  151. Wood R. W. Equilibrium-figures formed by floating magnets // Philos. Mag. Ser. 1898. V. 5. № 278, p. 162−164.
  152. E. Yarmchuk, M. Gordon, and R. Packard, Observation of stationary vortex array in rotating superfluid helium // Phys. Rev. Lett., 1979. V. 43. N. 3. p. 214−219.
  153. Leibovich S. The structure of vortex breakdown // Ann. Rev. Fluid Mech. 1978. Vol. 10. P. 221−246.
  154. Chandrsuda С., Mehta R.D., Weir A.D. and Bradshaw P. Effect of free-stream turbulence on large structure in turbulent mixing layers // J. Fluid Mech. 1978. V. 85. p. 693−704.
  155. Bubnov B.M. Golitsyn G.S. Experimental study of convective structures in rotating fluids // J. Fluid Mech. 1986. V. 167. p. 503−532.
  156. Д. Торнадо // В мире науки. 1984. № 6. С. 44−55.
  157. Michelsen J.A. Basis 3D-A platform for development of multiblock PDE solvers. — Lyngby Denmark.: Technique Univ. of Denmark, 1992. Rep. AFM 92−05.
  158. Sorensen N.N. General Purpose Flow Solver Applied Over Hills. — Roskilde Denmark.: Riso National Lab., 1995. Rep. RISO-R-827-(EN).
  159. Lopez, J. M. Three-dimensional swirling flows in a tall cylinder driven by a rotating endwall // Physics of Fluids. 2012. V. 24. p. 14 101−9.
  160. C.C., Накоряков B.E. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск: Наука, 1984 г. — 301 с.
  161. И.В., Окулов B.JL, Соренсен Ж. Н. Диагностирование пространственной структуры вихревых мультиплетов в закрученном течении // Теплофизика и аэромеханика, 2010. Т. 17, N4. С. 585−593.
  162. Sirovich. L. Turbulence and the dynamics of coherent structures. Part I: Coherent structures. // Quart. Appl. Math., 1987. Vol. 45(3), p. 561−571.
  163. Anderson, E. et al. // LAPACK User’s Guide. Third Edition, SI AM, Philadelphia, 1999.
  164. Meyer K.E., Pedersen J.M. and Ozcan O. A turbulent jet in crossflow analysed with proper orthogonal decomposition// J. Fluid Mech. 2007. V. 583. p.199−227.
  165. Pastur L.R., Lusseyran F., Fraigneau Y., Podvin B. Determining the spectral signature of spatial coherent structures in an open cavity flow // Physical Review E, 2005. V.72. p. 65 301
  166. Pen-in R., Braza M., Cid E., Cazin S., Barthet A., Sevrain A., Mockett C. and Thiele F. Obtaining phase averaged turbulence properties in the near wake of a circular cylinder at high Reynolds number using POD // Exp. Fluids, 2007. V.43. p.341−355.
  167. И. В. Окулов В.Л. Многоспиральные вихри // Наука из первых рук (ISSN: 18 103 960), 2010, N3(33), С. 32−34.
  168. S0rensen J.N. Instability of helical tip vortices in rotor wakes // Journal of Fluid Mechanics. 2011. V. 682, pp 1−4.
  169. , N., 1990, «The Laser-Doppler Anemometer at BSHC Performance Characteristics and Typical Applications», Proceedings of SMSSH'90, Vol.1, BSHC, Varna.
  170. Snel H., Schepers J.G., Montgomerie B. The MEXICO (Model Experiments in Control Conditions): the database and first results of the data process and interpretation. Journal of Physics: Conference Series 2007, 75, 12 014.
  171. Shen W.Z., Zhu W.J., S0rensen J.N. Actuator line/Navier-Stokes computations for the MEXICO rotor: comparison with detailed measurements. Wind energy, 2011 (DOI: 10.1002/we.510).
  172. И.В., Рахманов В. В., Окулов В. Л., Велте К. М., Майер К. Е., Миккельсен Р. Ф. Диагностика течения за моделью ротора трехлопастной турбины // Теплофизика и аэромеханика, 2012. Т. 19. N 3. С. 585−593.
  173. Lindken R., Merzkirch W. A novel PIV technique for measurements in multiphase flows and its application to two-phase bubbly flows // Exp. Fluids. 2002. Vol. 33. p. 814−825.
  174. Scarano F. Iterative image deformation methods in PIV П Meas. Sci. Technol., 2002. № 13. p. R1-R19.
  175. Selig M.S., Guglielmo J. J., Broeren A.P., Giguere P. Summary of low-speed airfoil data. Vol. 1. SolarTech Publication, Virginia Beach, Virginia 1995. P. 292
  176. H. 1935 Airplane propellers. Division L in Aerodynamic Theory, vol. IV, (ed. Durand W.F.). Springer: Berlin. P. 169−360.
  177. Nilsson K., Shen W.Z., S0rensen J.N., Ivanell S. Determination of the tip vortex trajectory behind the MEXICO rotor // Abs. Wake conference, Gotland University, Visby, Sweden, 8−9 June, 2011 (eds. S0rensen J.N. & Ivanell S.) p. 94−99.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!