Eksperimentalna i teorijska istraživanja strukture turbulentnog vihornog strujanja u mlazu aksijalnog ventilatora ; Experimental and theoretical research of the structure of turbulent swirl flow in axial fan jet

U okviru disertacije se istražuje struktura turbulentnog vihornog strujanja u mlazu aksijalnog ventilatora. Generisano turbulentno strujanje je trodimenziono, nehomogeno i anizotropno. Primenjeni su složeni eksperimentalni, numerički i teorijski pristupi. Eksperimentalna instalacija je u radu detaljno opisana, kao i kvantifikacija merne nesigurnosti trokomponentnog sistema za Laser Dopler anemometriju (LDA). LDA sistem je, pri simultanom merenju tri komponente brzine, zahtevao precizna podešavanja merne zapremine u granicama prečnika do 100 μm. Ostvareno je precizno pomeranje ove zapremine duž mlaza. Poseban izazov je predstavljala numerička obrada dobijenih, u vremenu nejednako raspoređenih, mernih rezultata. Teorijskim razmatranjima, u okviru disertacije, bačeno je novo svetlo na klasične zapise Navije-Stoksovih i Rejnoldsovih jednačina u polarno-cilindričnim koordinatama. Detaljno su razmatrane empirijske radijalnoaksijalne raspodele ukupne, aksijalne, radijalne i obimske brzine, izmerene za dve brzine obrtanja ventilatora i tri ugla lopatica. Na ovaj način je bilo moguće istražiti uticaj Rejnoldsovog broja, kao i geometrijskih karakteristika ventilatora, tj. ugla lopatica, na karakter dejstva vihora na turbulenciju i evoluciju nivoa turbulencije, kako u samom mernom preseku, tako i u nizstrujnom razvoju mlaza. Analiza generisanja turbulencije i produkcije pojedinih Rejnoldsovih napona ukazala je na bitne karakteristike turbulentnog prenosa u slobodnom vihornom mlazu. Uočeno je da promena znaka gradijenta brzine ne izaziva uvek i promenu znaka pripadajuće komponente tenzora turbulentnog napona. U domenima strujnog polja u kojima se to dešava, mehanizam turbulentnog prenosa je nelokalnog karaktera, prisutna je negradijentna turbulentna difuzija i javlja se negativna produkcija kinetičke energije turbulencije. Izložena je diskusija o uticaju vihora na strukturu turbulencije i mehanizam turbulentnog prenosa. Analiza je ukazala na složena međudejstva osrednjenih i fluktuacionih polja u vihornom mlazu. Zaključeno ...