Abstract
The results of numerical modeling of thermodynamics of a swirled flow in an energy separation chamber of vortex devices in stationary and non-stationary settings are presented in the paper. The results of investigation confirmed the presence of precession motion of the paraxial vortex core, velocity, pressure and temperature pulsations in the energy separation chamber. The processing of these made it possible to design a reverse cycle produced by large-scale vortex structures in a p, v-diagram. The cycle is responsible for the major portion of energy transfer from the periphery to the near-axial layers. It was found that the heated masses of gas are added to the cooled flow near the end surface of the diaphragm due to the angle vortex produced. We propose making the nozzle inlet inclined in the form of a slope using the Bernoulli lemniscate, which results in the improvement of energy separation characteristics by 1.5-2.0 per cent. Different areas of the flow such as the recirculation zone, the vortex core, the open jet at the outlet of the slot diffuser are the components of a single vibration system. Numerical simulation of flow in a vortex energy separator and analysis of non-stationary phenomena taking place in a DCVT show that vortex core precession is the source of large-scale periodic vibrations in a vortex tube.
Highlights
Вихревой эффект – разделение подводимого через закручивающее устройство сжатого газа на приосевой (с энтальпией меньше, чем у исходного потока) и периферийный (с энтальпией больше) – представляет собой сложный газодинамический процесс
The results of numerical modeling of thermodynamics of a swirled flow in an energy separation chamber of vortex devices in stationary and non-stationary settings are presented in the paper
The results of investigation confirmed the presence of precession motion of the paraxial vortex core, velocity, pressure and temperature pulsations in the energy separation chamber
Summary
Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьёва. Представлены результаты численного моделирования термодинамики закрученного потока при течении в камере энергоразделения вихревых устройств в стационарной и нестационарной постановках. Численное моделирование течения в вихревом энергоразделителе и исследование нестационарных явлений, имеющих место в ВТДП, показали, что источником крупномасштабных периодических колебаний в вихревой трубе является прецессия вихревого ядра. Вихревая труба с дополнительным потоком, энергоразделение, прецессия, приосевой и периферийный вихри. Вихревой эффект – разделение подводимого через закручивающее устройство сжатого газа на приосевой (с энтальпией меньше, чем у исходного потока) и периферийный (с энтальпией больше) – представляет собой сложный газодинамический процесс. Наиболее эффективной конструкцией вихревых энергоразделителей по холодопроизводительности и величине адиабатного КПД является вихревая труба с дополнительным потоком (ВТДП) [1]. Публикации по численному моделированию рабочего процесса ВТДП отсутствуют, поэтому представляет интерес численное исследование макро- и микроструктуры потока в ВТДП с определением интегральных характеристик и возможности улучшения показателей эффективности работы устройства
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
