Áramlási veszteségek csökkentésére használt miniatűr örvénygeneráto-rok alkalmazhatóságának vizsgálata

Investigation of the applicability of miniature vortex generators for reducing fliuid dynamic losses

Abstract

From a fluid mechanical standpoint, bodies can be categorized into two groups based on the mechanism causing most of resistance. In case of bluff bodies, pressure-based forces are higher while in the case of streamlined bodies the friction forces dominate. Our work is focused on the latter. In the proximity of a body's surface a boundary layer will develop, which at first is a thin laminar layer, but becomes a thick turbulent layer further downstream. Laminar flow is characterised by parallel streamlines. On the other hand, in turbulent flow streamlines interact with each other causing higher losses. With this in mind, it can be easily seen, that delaying the laminar-turbulent transition can lower the fluid dynamic losses. One of the possibilities to delay the transition is the usage of miniature vortex generators (MVG). These passive elements are made up of rectangular surface element pairs which induce counter rotating vortices. These vortices can create lower and higher speed streaks in the laminar boundary layer, which suppress the transitional mechanisms. This paper investigates the effects of the bond of the MVGs and their wear.

Kivonat

Áramlástani szempontból az ellenállást okozó mechanizmus alapján a testeket két nagy csoportba oszthatjuk. Tompa testek esetén a nyomásból származó, még áramvonalas testek esetén a súrlódásból származó erők dominálnak. Munkánkban csak ez utóbbival foglalkozom a továbbiakban. A test felületének környezetében kialakul az úgynevezett határréteg, mely kezdetben vékony lamináris, majd vastag turbulens. Lamináris esetben az áramvonalak egymással párhuzamos haladnak a test felületén. Ezzel ellentétben turbulens áramlásban az áramvonalak kaotikusan, egymással ütközve haladnak, így megnövelik a súrlódásból származó veszteségeket. Ennek tudatában könnyen be lehet látni, ha késleltetni tudjuk a lamináris-turbulens átmenetet, csökkenteni lehet az áramlási veszteségeket. Az egyik módja az átmenet késleltetésének, miniatűr örvénygenerátorok (MVG) használata. Ezek a passzív elemek téglalap alakú felületelem párokból állnak, melyek egymással szembe forgó örvényeket hoznak létre. Ezek az örvények képesek lassabb és gyorsabb sávokra osztani a lamináris határréteget, amik gátolják az átmenetet elősegítő mechanizmusokat. Jelen cikk az MVG-k rögzítésének és használat során jelentkező kopásának hatásait vizsgálja.