Particle motion in the vortices generated by a localized force

• Autorzy: Kaplanski F. , Rudi U. , Tisler S.

Warianty tytułu

PL

Ruchy cząstek w wirach wytwarzanych przez siły lokalne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Three-dimensional (axisymmetric) vortices and their plane analogous generated by the impulsive or continuous action of a localized force are considered. Such structures represent a vortex ring/pair and mushroom-like flows in the form of a jet with a ring/pair at its front, respectively. Recently, the theoretical results that established a connection between flows with continuous and impulsive sources in which the outer ring radius is small, were presented. We show that the formulation of the considered problem with the arbitrary scales allows select cases when these solutions exist (in the Stokes approximations), and to transfer the obtained properties (e.g. the translation velocity) of a ring in the viscous regime to the initial regime characterized by a weak effect of viscosity. The distributions of particles in the starting ring and pair by implementing of the turbulent scales are obtained. The results from this study will be used as guidelines to examine particle transport and mixing in a vortex ring/pair that more accurately models the processes that occur in a spray combustor.

PL

Rozważano trójwymiarowe wiry (o symetrii osiowej) wytwarzane wskutek impulsowego lub ciągłego oddziaływania sił lokalnych. Struktury takie reprezentują wiry typu pierścień sparowany i przepływy pseudodzwonkowe w postaci strugi. Wyniki badań teoretycznych wykazały zależność między przepływami ciągłymi i impulsywnymi, w których zewnętrzny promień pierścieniowy jest mały. W tej pracy pokazano, że sformułowanie analizowanego zagadnienia w dowolnej skali pozwala wyselekcjonować przypadki, dla których rozwiązania te są słuszne (przybliżenie Stokesa) oraz przetransponować odpowiednie właściwości pierścienia (na przykład prędkość translacyjną) w zakresie przepływu lepkiego do reżimu początkowego charakteryzującego się słabym wpływem lepkości. Otrzymano obraz rozkładów cząstek w początkowym pierścieniowym i w parze w zależności od skali turbulencji. Uzyskane wyniki mogą być użyteczne w analizie transportu cząstek i mieszania w układach wirowych pierścieni sparowanych oraz tworzenia bardziej dokładnych modeli procesów zachodzących w natryskowych komorach spalania.

Słowa kluczowe

EN

localized force; particie morion; vortices

PL

ruchy cząstek; siły lokalne; wiry

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 26, z. 3
• Strony: 427--436
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Kaplanski F.

autor

Rudi U.

autor

Tisler S.

• Tallinn University of Technology, Laboratory of Multiphase Media Physics, Estonia

Bibliografia

• [1] AFANASYEV Y.D.,KORABELV.N., Phys. Fluids, 2004, 16,3850.
• [2] SHARIFF K., LEONARD A., Ann. Rev. Fluid Mech., 1992, 24, 235.
• [3] VOROPAYEV S.I., AFANASYEV Y.D., Vortex Sructures in a Stratified Fluid, Chapman and Hall, London, 1994.
• [4] LUGOVTSOV B.A., Arch. Mech., 1976, 28, 759.
• [5] LILLY D.K., J. Atmos. Sci. 1964, 21, 83.
• [6] PHILLIPS O.M., 77je final period of decay of non-homogeneous turbulence. Proc. Cambridge Philos. Soc, 1956,52, 135.
• [7] BEREZOVSKI A., KAPLANSKI F., Vorticity distributions for thick and thin vortex pairs and rings. Arch. Mech., 1995,47, 1015.
• [8] BATCHELOR G.K., An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge, Cambridge University Press, 1967.
• [9] KAPLANSKI F., RUDI U., Int. J. Fluid Mech., 1999, 26, 618.
• [10] ROTTN.,CANTWELLB., Phys. Fluids, 1993, A5, 1443.
• [11] ROTTN.,CANTWELLB., Phys. Fluids, 1993, A5, 1451.