Роторно-лопастной двигатель. Начало.

[Bиктор]

"Нехилые" вопросы, если помнить о том, что никто не уверен, что он и ближайший оппонент интерпретируют понятие "вихрь" синхронным и адекватным образом 🙂

Интересно, что понятия знания базируются ... на большой частоте повторений одних и тех же утверждений... на взгляд говорящих соответствующих практике.

Абстрактный пример:  никто не щупал отдельный атом, отдельную волну, отдельный электрон, отдельный вихрь....

Однако, это не мешает верить, что мы обладаем знаниями об электрическом токе.
Одновременно это мешает верить, что мы знаем о динамике вихря что-либо достоверное...  ведь не хватает практически реализованных проектов, известным большому числу людей.

То есть отсутствует еще по тематике вихря множество синхронных утверждений большого числа людей, - именно это вселяет НЕУВЕРЕННОСТь?

 

[Bиктор]

Я вчера съездил в очередной раз на международную выставку, посвященную моторам и автомобилям.
В очередной раз убедился, что инновативные вещи на таких выставках ни в коем случае не выставляются.
Суть ее - найти новых заказчиков для имеющегося производства.
Все намекают - у них есть "ноу-хау" и будете счастливчиком, если "подсядете на их иглу".
Или - у них де, есть колоссальный опыт исследований, измерений, тестирования,  - так что идите к ним [они ведь хотят много чего на свой хлеб намазывать]!

Бросилось в глаза обилие восточных (китайских, корейских, индийских) и балканских фирмочек, LTD расцветших на базе дотаций государства. Образцы технологий на стендах - замечательные! 
О Российском НЕУЧАСТИИ в моторостроительной выставке лучше промолчу 🙁

 

[Bиктор]

Сложность понимания смесительной функции вихря и его термодинамическое описания в разных стадиях открывания\закрывания камер сгорания - имеет динамический аспект.

Такт сжатия и горения - очень кратковременен, по субъективным ощущениям.  Люди, не полагающиеся на свои способности абстрагирования, - остаются, вероятно, на уровне ощущений.

Геннадий, Вы по образованию изучали, вероятно, системы автоматического регулирования/управления?
Там ведь динамические представления хорошо абстрагированы - и применяются независимо от физической природы регулируемых процессов.

Мне представляется, что если найти адекватную много-слойным вихрям/измельчителям смесей абстрактно-динамическую модель, то окажется, что и формулы для нашего случая УЖЕ лежат готовые к применению, и соответствующие в принципе ОПЫТЫ динамических взаимодействий УЖЕ проведены 🙂

Для начала надо бы нам отбросить "испуг" перед кратковременностью и быстротой происходящих в вихре динамических изменений:
- по сравнению с медлительностью тактов в моторе - они намного быстрее, очевидно.
Нужен первый шаг по масштабированию во времени динамических моделей, наверное?

 

[Bиктор]

Приводившийся выше пример эффективного многослойного вихревого смесителя ЖРД - подсказывает, имхо, что для улучшения качества и быстроты смесеобразования - нужно применять, в частности, резко увеличенную поверхность взаимодействия жгутов вихрей, их противоположное вращение, сближенность большого количества жгутов-хоботов...

Казалось бы, надо такую головку, как в руках экспериментатора из далеких 70-х годов, - поставить перед всасывающими окнами наших РЛД, предварительно ее уменьшив в размерах...

Наши ведь впускные окна - квази непрерывного действия, имеется лишь малочастотная [по сравнению с частотой вращения жгутов-хоботов] импульсность - когда окно перекрыто пролетающей мимо лопастью.
ВременнАя ширина импульса "закрытия" окна - намного меньше длительности открытого состояния впускающего канала.

Может быть в первом приближении можно было бы считать такой впускной канал РЛД - импульсным ЖРД с отсроченным на один такт воспламением?

 

[МаГент]

если найти адекватную много-слойным вихрям/измельчителям смесей абстрактно-динамическую модель, то окажется, что и формулы для нашего случая УЖЕ лежат готовые к применению, и соответствующие в принципе ОПЫТЫ динамических взаимодействий УЖЕ проведены 

Виктор, мне понятно ваше стремление ухватить за хвост удачу и оседлать вихрь как ключевой элемент эффективного процесса сгорания. По большому счету никто не в праве Вам мешать в этом, и тем более я желаю Вам в этом дачи. Но просто для иллюстрации приведу пример противоречия в этом процессе. Насколько я понял вы высоко цените "измельчающую" способность вихря. При этом также обязательным условием эффективности Вы ставите "изолирующую" функцию вихря. Нетрудно видеть, что первая функция противоречит второй. Чем более эффективно измельчает вихрь топливо, тем более эффективно он должен распределять это топливо по объему. И наоборот если вихрь эффективно изолирует ГС от стенок, тем в меньшем объеме должна содержаться ГС, значит хуже раздробляться. Посмотрите внимательно на действия оператора дымогенератора из ролика про  музей Мерседеса. Он все время катает ее по полу. Вопрос зачем? Полагаю, что он "ловит" центр вихря и именно в центр подает дым. Что будет, если дым попадет не в центр? Как искать центр вихря в камере?

 

[Bиктор]

Одно тормозит меня - такая головка, как и в практическом применении вихря Бенара в музее Мерседеса, - предполагает большие давления и большое количество дюз...

Просто не нравится такая, в частности, технологическая и энергетическая "перегруженность" этих решений...

Озвучивая вопрос, надеюсь, что он - уже половина ответа:

- как упростить такие реально действовавшие генераторы вихрей Бенара и уменьшить градиенты давлений/скоростей и частот перед дюзами и после дюз?!

Нужны ли ли вообще дюзы?
Какая их роль?  Множественно эжектировать и направлять компоненты смеси?

Но в любой стенке "хобота" УЖЕ есть квази-фреза неизвестного пока устройства...
Эта "фреза" не трогает того, что рядом с ней, но динамически преобразует стуктуру того, что внутри стенки хобота...

Хобот, хобот, "фреза" - кажется, это тот корень, в который призывал зрить Козьма, наш соотечественник!

 

[МаГент]

ВременнАя ширина импульса "закрытия" окна - намного меньше длительности открытого состояния впускающего канала.

Мне кажется, что ситуация "перекрытия " впуска лопастью - частный случай. Если ширина лопасти меньше ширины впускного окна (это я думаю более частое явление), то прерывания потока на впуске не будет вообще.

как упростить такие реально действовавшие генераторы вихрей Бенара и уменьшить градиенты давлений/скоростей и частот перед дюзами и после дюз?!

Я уже предлагал рассматривать обычный однослойный вихрь. Его организовать намного проще, чем много (двух) слойный, а свойства я думаю будут не хуже, а может и лучше.
Еще вопрос, я не увидел из ролика, что в музее вихрь двухслойный. У Вас это надежная информация?

 

[Bиктор]

Посмотрите внимательно на действия оператора дымогенератора из ролика про  музей Мерседеса. Он все время катает ее по полу. Вопрос зачем? Полагаю, что он "ловит" центр вихря и именно в центр подает дым. Что будет, если дым попадет не в центр? Как искать центр вихря в камере?

Спасибо, Геннадий, за конструктивное обострение дискуссии!!

Оператор действительно ловит динамически не определенное место входа в хобот.
На мой взгляд, чтобы излишне не задымлять аудиторию и сохранить зрительную наглядность опыта для посетителей.

Но ловить вход в дымоотсос вовсе не придется в случае реального задымления здания,
- дым стекается к воронке-всасу автоматически.
Инженеры считают именно это своим гениальным достижением - без трубы отсоса =››››› убрать дым из помещения и предотвратить отравление дымом.

Да, основание хобота блуждает.... как и в реальном торнадо, - по отражающей поверхности земли, на котором происходит "отскок периферических струй" под углом отражения, равному углу падения (извиняюсь, вольная игра слов с намеком), когда они входят ВНУТРь.

Вот это-то преобразующее действие стенки хобота на направление и скорость струй - от него не отнять...

А указанное Вами противоречие тем не менее, кажется, остается 😱

Если позволить мысли извернуться, подобно прецессирующему маховику, когда на его [Е[ch203]] ось вращения оказывается помеховое воздействие›››

... то получается, что не стенка хобота на высоте, а стенка хобота на отражающей поверхности - способствует смесительному действию так называемой фрезы?

По результатам катастроф торнадо очевидно, что именно на поверхности происходят трагические "измельчения" таких крупных предметов, как жилища, если они попали в зону "стенки хобота"...

Примете такой "изворот мысли"?  🙂

 

[Bиктор]

не увидел из ролика, что в музее вихрь двухслойный. У Вас это надежная информация?

Не уверен, что понимаю о чем Вы...
Хоботок диаметром в 40 см с дымом именно внутри  хобота в многометровом проеме здания  - очевидное и замечательное подтверждение, что хобот - особая компонента вихря Бенара, которой нет в так называемом обычном закручивании воздуха на всасе моторов, дающем ЛИШь немного процентов эффекта для смесеобразования.

Может быть Ваш вопрос о том, вращаются ли струи дыма внутри хобота в другую сторону, нежели большая масса "просто закрученного" воздуха вокруг хобота?
Это тоже несомненно.  В том числе из других источников.
Правда, инженер фирмы Имтех отказался выдать данные именно о направленности и устройстве струй из дюз, - де, ноу-хау и патентуется.
Но на фотографиях стен с дюзами того же музея видно, что дюзы направлены слегка вниз - противоположно ходу струй внутри хобота.

 

[Bиктор]

Я предполагаю, что дюзы "дуют" практически на проектную ось хобота.
Именно в столновении струй под малым углом и с градиентом вектора их скоростей, как по величине так и по направлению - смысл и общий механизм закручивания любых вихрей.
Закручивание, скос потоков, как следствие изгиба струй  после их взаимодействия известен и из аэродинамики открытой системы крыла, обтекаемого СНАРУЖИ...

Александр Милович показал [почти сто лет назад] и обратное - принудительное искривление потока, например , в кривой трубе - изменяет структуру течения ЗАКРЫТОГО СТЕНКАМИ потока, - возникают вихри-жгуты, которые ищут кратчайшие и энергетически эквидистантные траектории, - в частности, - они отражаются как волны или лучи от участков стенок на их пути, чтобы пересекая геометрическую ось трубы на ее изгибе, сократить свой путь и сократить количество изменений своих энергий
У другой стенки жгуты-хоботы снова отражаются от нее, не прекращая движения вдоль искривленных труб.
Суперпозиция продольного и отраженного от стенок движения струек-жгутов - и есмь тоже вихрь в полузакрытой системе (с условно открытыми концами потокоВОДа)...

 

[Bиктор]

Поэтому, кажется, еще рано снимать с повестки дня вопрос о том, КАК подкручивать вихрь между лопастями, чтобы там образовывалась именно ДВУХЗОННЫЙ вихрь [вихрь Бенара].

Мне так и думается еще, [уважаемые оппоненты возражали не по существу], что дуо-термальный процесс Эльсбета именно потому и показывает до сих пор не превзойденную чистоту и полноту сгорания, - потому что он имеет ДВЕ зоны:   периферийную зону вихря Бенара и центральную зону вихря Бенара - "хобот торнадо"!

На периферии - избыток холодного воздуха для горения, а в "хоботе" - обогащенный, хорошо турбулизуемый заряд топлива.
И горение происходит там - где топливо, а не у стенок, где чистый воздух!!

Дело в том, что феномен стенки "хобота" хотя и виртуальный (нет там стенок никакой трубы), но ... упругий и непроницаемый.

Геннадий, с Вашей подачи я готов исправить одно слово в моем "экспериментальном словоблудии" 🙂

Слово "непроницаемый" приходится заменить на одно-сторонне-проницаемый…  в хобот окружающая среда может войти [ибо там большая скорость вверх и разрежение], а ИЗ хобота  - НЕТ!

Теоретики говорят о преобладании центростремительных тенденций в вихре Бенара, - только благодаря их кумулятивному действию создается и поддерживается такое эфемерное для неискушенного человека образование - динамически, односторонне-диодно изолированная область упругого хобота.

На видео в музее хорошо видно, что дымный воздух засасывается внутрь хобота на любой высоте, - если он там оказался еще не всосанным...
Такое детекторно-диодное поведение виртуальной трубы дымоотсоса было и целью инженеров, сказавших новое слово в противопожарных мероприятиях (другие решения приводили к задымливанию тупиковых уголков здания, например, галерей на других этажах, где дымообразования не было).
"Хобот" же отсасывает дым, -по замыслу и практически - дым с любой высоты и любого этажа гигантнтского музея.

Итак, "хобот Эльсбета" - должен и будет засасывать в себя любую смесь, пропуская ее через "диодную фрезу" внутрь эфемерной и неправдоподобной области - зоны горения, односторонне ИЗОЛИРОВАННОЙ от стенок РЛД!!!

 

[МаГент]

На видео в музее хорошо видно, что дымный воздух засасывается внутрь хобота на любой высоте, - если он там оказался еще не всосанным...

Виктор, если смотреть внимательно, то видно, что на определенной стадии часть дыма из хобота на разных высотах все же выходит. При этом становится видно, что на расстоянии примерно полметра от оси хобота дым начинает двигаться вниз. В конце ролика когда дыма у пола довольно много видно, что вращение воздуха почти по всему полу направлено в одну сторону против часовой если вид сверху. По длине хобота (когда дыма уже много) тоже вращение в одну сторону. Кроме того в течение нескольких секунд свет падает так, что хорошо видно, что почти все пространство шахты заполнено дымкой. Это все же немного противоречит Вашему представлению о свойствах вихря.
К сожалению поставить эксперимент сопоставимый с Музеем непросто. Но у каждого почти есть возможность поизучать подобный вихрь дома. Такое явление происходит каждый раз при сливе воды из ванной. После открытия пробки довольно быстро устанавливается вихрь от поверхности воды до сливного отверстия. Но поможет ли это в чем-то разобраться не знаю...

 

[Bиктор]

Не секрет, что людям свойственно не замечать чего-то или замечать то, что желательно. Это относится и ко мне, и к нашим оппонентам. Мы просто видим разное!

А общение направлено на синхронизацию понимания через преобразования понятий каждого из нас, как поиск общего знаменателя мнений, высказываний и наблюдений 🙂

Я так-таки и сомневаюсь, что из хобота что-то выходит назад   :-[
То, что можно наблюдать рядом с хоботом, высвеченная оператором, имхо, еще не всосанная дымка, - которая будучи еще снаружи естественно идет ко входу хобота на полу, даже рядом с хоботом, на достаточном удалении от него  🙂

А направление вращения после входа в хобот - просто меняет систему координат:
- для отраженных от пола струй движение как бы просто продолжается, но внешний наблюдатель должен оптически зарегистрировать (а не логически додумать), что линии спирали вверх [внутри] оптически пересекают линии внешней спирали, идущие вниз.
Такой регистрации здесь на видео не получается, ибо малая плотность струек дыма снаружи хобота не позволяет воспринять их как спиральные линии вниз...

Я к тому, что мы из этого видео еще не вправе быть уверенными, что вращение в обоих зонах вихря одинаковое с точки зрения внешнего наблюдателя.
Согласны?  Если нет, то могли бы указать те секунды видео, когда Вы уверены, что видите именно то, о чем сообщаете?

Правда, у меня еще нет из этого видео доказательств противоположного представления  :-?

 

[МаГент]

Я так-таки и сомневаюсь, что из хобота что-то выходит назад  :[
То, что можно наблюдать рядом с хоботом, высвеченная оператором, имхо, еще не всосанная дымка, - которая будучи снаружи естественно идет ко входу хобота на полу 

Возможно и так, но давайте попробуем ответить на вопрос, откуда берется дым на высоте 20-30 метров вокруг хобота?

 

[Bиктор]

Хороший вопрос!
А там... просто дымка, равномерно рассеявшаяся от генератора в пространство, когда оператор дыма не сумел весь дым направить в "воронку" на полу. 
Ведь мощность генератора дыма очевидно не согласована с пропускной способностью чрезвычайно узкого хобота в единицу времени... 
Оператор дыма наглядно давал иногда очень большие клубы дыма, а чаще - короткие импульсы, чтобы можно было в хоботе видеть - как быстро "пустые промежутки" поднимаются по хоботу вверх.

Можно принять?

Вот снимок хобота и входа в него над поверхностью воды...
Меня удивило, что разряжения в хоботе недостаточно, чтобы запросто всасывать саму воду!
На воронке, видимо, воздух из наружной спирали большого объема переходит во внутрь, - во внутреннюю спираль гораздо меньшего проходного сечения.
То есть, мы вправе предполагать, что скорость спиралей вверх в хоботе большая, но разрежения ... мало, ибо в его циркуляцию внутри помещается столько же воздуха, сколько в циркуляции снаружи ?

 

[Bиктор]

откуда берется дым на высоте 20-30 метров вокруг хобота?

Там вдалеке от хобота, у стен размещены 144 дюзы, которые каждая по себе тоже является зоной подсасывания и эжектирования:  туда лишний сначала дым  мог подсасываться естественно.
Причем плотность такой дымки вдали от хобота - чрезвычайно мала.
Плотность дыма вблизи оси подъема хобота - возрастает за счет именно центростремительной тенденции в суммарном действии всех дюз, - они кумулятивно сгущают воздух и дымку именно снаружи хобота... делают сконцентрированную дымку в центре вообще снова заметной для глаза...

Но Ваш аргумент о смещении этой сконцентрированной дымки вниз вдоль хобота - железный!   Он опровергает проницаемость стенки хобота для внешних слоев воздуха и дымки для проникновения во внутрь-  в хобот?!

Теоретики говорят, что в стенке хобота - трение смещения слоев воздуха заменяется на трение качения множества скрученных жгутов струек воздуха...
Может быть проницаемость ВО внутрь через такие катящиеся жгуты-вихри не значительна, но тем не менее-таки односторонняя?
Ведь в хоботе однозначно есть разрежение - градиент давлений обязан все, что есть в межлопастной камере РЛД снаружи от хобота, - направлять в центральную зону, - в конечном итоге внутрь в хобота...

А... если хобот как раз оказывается в герметически закрытой камере - без оттока содержимого хобота наружу, - все содержимое хобота на его другом конце - выйдет опять в свободное пространство камеры.
Именно поэтому инженеры Имтех не видели смысла в "пустоп орожнем перемешивании дыма", которое возникло бы у них при отказе от вытяжного вентилятора... [замыкании вихря на себя]

 

[МаГент]

А там... просто дымка, равномерно рассеявшаяся от генератора в пространство, когда оператор дыма не сумел весь дым направить в "воронку" на полу. 
Ведь мощность генератора дыма очевидно не согласована с пропускной способностью чрезвычайно узкого хобота в единицу времени... 
Оператор дыма наглядно давал иногда очень большие клубы дыма, а чаще - короткие импульсы, чтобы можно было в хоботе видеть - как быстро "пустые промежутки" поднимаются по хоботу вверх.

Это возможно, но маловероятно. Вся затея в том, чтобы заставить весь объем воздуха одновременно и вращаться и сдвигаться вниз. Таким образом вся масса воздуха за исключением хобота движется вниз, поэтому дым с пола не может подниматься вверх по периферии, а только по хоботу. По дыму на полу это видно. Следовательно дымка вдали от хобота на высоте может там появиться только выходя из хобота на еще большей высоте. Да и кадры американских торнадо показывают, что из хобота все время что-то высыпается.

 

[Bиктор]

вся масса воздуха за исключением хобота движется вниз, поэтому дым с пола не может подниматься вверх по периферии, а только по хоботу

Не присоединяюсь пока 🙂
Попробуйте обосновать отсутствие эжекции у каждой из 144 дюз!  Почему вдруг закон подсоса вялого внешнего воздуха/ и дымки к сильным струям из форсунок у стенок здания должен здесь отменяться?!

То, что видеооператор показал в центре на полу, - не отрицает им же НЕ показанного движения воздуха/дымки вверх вдоль затемненных стен в зону засасывания к каждой, не только фонтанирущей, но и эжектирующей форсунке-дюзе.

 

[Bиктор]

кадры американских торнадо показывают, что из хобота все время что-то высыпается.

Вы имеете в виду - высыпается на уже большой высоте? Где хобот имеет раскрывающуюся вверх воронку и снижение вертикального градиента скоростей?

Глядя снизу и издалека - на то, что якобы "высыпается из хобота" можно ли быть уверенным, что это НЕ предметы, которые подняты в воздух центростремительными ... - ЕЩЕ внешними сильными струями воздуха, а не струями и предметами изнутри хобота?

Когда пишут о случаях "дождя из лягушек" - возможно имеют в виду именно выпавшие с большой высоты из ослабевшего в вертикальном направлении хобота...
но в таких сообщениях подчеркивается, что это происходит очень далеко от мест торнадо - , а отнюдь не "под стенками его хобота".

Захват предметов внешними, - приземными слоями устремляющегося внутрь воздуха весьма вероятен и распространен, ибо именно в приземной области многократно произведенные измерения скорости ветра подтверждают его чрезвычайно большие пиковые значения - до 300км/час.

 

[Bиктор]

Кстати, мне сейчас же "померещилось", что именно эту огромную скорость вблизи плоскости, замыкающей и отражающей внешние потоки вихря на внутренние - можно использовать в РЛД для пульверизаторного подсоса через капилляры в его стенке и безотлагательного измельчения/испарения частиц топлива...
- то есть без больших давлений и дюз/форсунок.

В обычном карбюраторе скорость потока вблизи единственного жиклера намного видимо меньше, чем 300км/час ?  🙂


Спасибо, Геннадий, за сегодняшнюю "баталию"!