Визуальное исследование течения микроструи в узком канале

Abstract

Исследования гидродинамики в мини-и микроканалах играют важную роль при создании различных новых компактных устройств. Особый интерес представляют сложные поверхности с различными каналами, которые способствуют интенсификации тепло и массообмена. Особенно сложными для численного и теоретического моделирования являются течения струй в узких каналах. Таким образом, необходимо экспериментально определить режимы течения затопленной струи в узком щелевом канале с тем, чтобы правильно рассчитывать теплообменные, массообменные процессы в аппаратах с использованием структурированных поверхностей. В работе представлены результаты визуальных исследований влияния геометрических размеров установки и числа Рейнольдса на структуру круглой микроструи, характеристики ее развития и устойчивость. Показаны особенности развития ламинарной и турбулентной струи. В работе исследованы различные режимы истечения круглой затопленной струи в щелевой канал. Выявлены основные характерные режимы течения: ламинарный, ламинарный с двумерными вихревыми структурами, переходной режим и турбулентный режим. Показано, что начиная с числа Рейнольдса около 450 возникают неустойчивости различного вида. Развитие синусоидальной неустойчивости приводит к формированию вихревых структур. Особенностью течения струи в узком канале является продолжительный ламинарный начальный участок. При турбулентном режиме течения с увеличением числа Рейнольдса длина ламинарного участка струи уменьшается, и точка распада струи приближается к соплу. Установлено, что на периферии жидкость растекается по кругу за исключения небольшой области около сопла.