Дослідження вихрової подачі полімеру в турбулентний примежовий шар

Abstract

Представлені результати експериментальних досліджень ефективності розробленого авторами способу вихрової подачі полімерів, що знижують гідродинамічний опір і псевдозвукові гідродинамічні шуми в турбулентному примежовому шарі моделі – подовженого тіла обертання, що обтікається. Новизна пристрою полягає в тому, що полімеру, що подається в примежовий шар, надають разом з поздовжньою швидкістю і додаткову кругову швидкість. Даний пристрій інтенсифікує дифузію концентрованого розчину полімеру, що вводиться. Встановлено, що при введенні розчинів поліетиленоксиду в примежовий шар моделі, за допомогою запропонованого пристрою, було отримано зниження гідродинамічного опору на 60 %, а гідродинамічних шумів до 14 дБ, що показує високу ефективність запропонованого пристрою вихрової подачі знижувати опір та шуми. У роботі наведена фізична модель, в якій показано, що полімери впливають безпосередньо на внутрішню область примежового шару. Це призводить до потовщення в’язкого підшару і зменшення в ньому інтенсивності вихрових структур. Внаслідок цього, процес міграції вихорів з в’язкого підшару в зовнішню область примежового шару, сповільнюється. Все це зменшує турбулізацію примежового шару, тим самим призводить до зниження гідродинамічного опору та шумів.

The results of the experimental studies of the efficiency of the method of vortex feeding of polymers developed by the authors are presented. The novelty of the device lies in the fact that when the polymer is fed into the boundary layer, the longitudinal velocity and the additional circumferential velocity are reported simultaneously. It has been established that with the introduction of polyethylene oxide solutions into the boundary layer of the model, using the proposed device, a reduction in hydrodynamic resistance by 60% and hydrodynamic noise up to 14 dB were obtained, which indicates the high efficiency of the proposed vortex feed device to reduce resistance and noise. The paper presents a physical model that shows that polymers affect directly the inner region of the boundary layer. This leads to a thickening of the viscous sublayer and a decrease in the intensity of vortex structures in it. As a result, the process of migration of vortices from the viscous sublayer to the outer region of the boundary layer slows down. All this reduces the turbulence of the boundary layer, thereby leading to a decrease in hydrodynamic resistance and noise.