Flow structures in a swirl flow - vortex breakdown condition

Abstract

Příspěvek se zaměřuje na experimentální a numerickou analýzu vírového toku v trubici. Vírový tok je možné sledovat v technických aplikacích i v přírodě zejména tam, kde je zapotřebí efektivní přenos tepla a dobré promíchávání tekutiny. Proudová pole a struktury vírů a jejich redistribuce zde hrají klíčovou roli. Vírový tok je v tomto případě studován experimentálně využitím metody PIV a numericky využitím komerčního CFD balíku ANSYS CFX. Studovány jsou tři případy režimů proudění: laminární režim (Re = 1000), přechodový režim (Re = 2000) a turbulentní režim (Re = 5000). Redistribuce rychlosti a pokles vírovosti směrem k výstupu z trubice jsou charakteristickými v tomto typu proudění. Tyto jevy značné ovlivňují Reynoldsovo číslo. Z tohoto plyne, že využitím Rossbyho čísla, byl také studován rozpad víru. Je ukázáno, že rozpad víru je prokazatelnější u toků s vyšším Reynoldsovo číslem, kde lze také pozorovat osový zpětný tok. Charakter Reynoldsových čísel Re_phi a Re_z rovněž potvrzují toto tvrzení. Dále je v příspěvky představena analýza rozpadu víru z hlediska termodynamické podmínky stability.