Determination of the parameters of fluid motion in Taylor-Couette flow

• Autorzy: Domański J.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie parametrów ruchu cieczy w przepływach Taylora-Couette'a

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

According to the Taylor-Couette theory, the flow of a fluid takes place in the gap between two concentric cylinders as a result of rotation of one of them. If the rotational speed is sufficient, centrifugal forces overcome forces of internal friction present between fluid particles, which causes the formation of toroidal vortices filling the gap between the cylinders. The vortices are axi-symmetrical at a low rotational speed of the cylinders, and take the shape of a wave if the rotation rate is further increased. Taylor-Couette flow is still under investigation, since the physical aspects of this phenomenon have not been described in detail to date. The paper presents the results of flow simulations carried out using the commercial software FLUENT. The aim of the numerical computations presented in the paper was to determine the critical values of the angular velocity of cylinders, at which the characteristic vortices are formed, as well as to estimate the impact of cylinder length on the course of the phenomenon analyzed.

PL

Przepływ cieczy według teorii Taylora-Couette'a powstaje w przestrzeni między koncentrycznymi cylindrami w wyniku ruchu obrotowego jednego z cylindrów. Przy wystarczająco dużej prędkości obrotowej siły odśrodkowe pokonują siły lepkości występujące między cząsteczkami cieczy, co wywołuje kształtowanie się wirów toroidalnych napełniających przestrzeń między cylindrami. Wiry są osiowosymetryczne przy niskiej prędkości obrotowej cylindrów i przy zwiększaniu prędkości przyjmują kształt fali. Przepływy Taylora-Couette'a są wciąż badane ze względu na niepełny opis fizycznej strony zjawiska. W pracy przedstawiono wyniki symulacji przepływów z zastosowaniem programu komercyjnego FLUENT. Celem prezentowanych obliczeń numerycznych było wyznaczenie wartości krytycznych prędkości kątowych cylindrów, dla których zaczynają się tworzyć charakterystyczne wiry, oraz wpływu długości cylindrów na przebieg badanego zjawiska.

Słowa kluczowe

EN

Taylor-Couette flow; numerical simulation; CFD

PL

przypływy Taylora-Couette'a; symulacja numeryczna; CFD

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
• Czasopismo: Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 9
• Strony: 73--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Domański J.

• Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Bibliografia

• ALI M., MITRA D., SCHWILLE J.A., LUEPTOW R.M. 2002. Hydrodynamic stability of a suspension in Taylor Couette flow. Physics of Fluids.
• AMEER G. A., HARMON W., SASISEKHARAN R., LANGER R. 1998. Investigation of a Whole Blood Fluidized Bed Taylor-Couette Flow Device for Enzymatic Heparin Neutralization. Massachusetts Institute of Technology 8, September.
• MIN K. 1994. Hydrodynamic stability of viscous flow between rotating porous cylinders with radial flow. Physics of Fluids, 6: 144-151.
• RODI W. 1993. Turbulence models and their application in hydraulics – a state-of-the-art review. Int. Assoc. for Hydraul. Res., A.A. Balkema, Rotterdam, Brookfield, 3rd edition, 104.
• RUDOLPH M., SHINBROT T., LUEPTOW R.M. 1998. A model of mixing and transport in wavy Taylor-Couette flow. Physica D, 121: 163-174.
• TILLMARK N., ALFREDSSON P.H. 1994. On Rayleigh instability in decaying plane Couette flow. Appl. Sci. Res. Vol., 53: 187-196.
• WERELEY S.T., LUEPTOW R.M. 1999. Inertial particle motion in a Taylor-Couette rotating filter. Physics of Fluids, 11: 325-333.