Portálový vír v úplavu hyperboloidního modelu

Abstract

The mechanics of fluids task has been solved. Flow around a bluff body was measured, placed in a tunnel with a modelled boundary layer. The bluff body was taken from a classical civil engineering case, while still being a topical problem: a hyperboloid-shaped cooling tower. This hyperboloid-shaped model was measured in conditions corresponding to the civil engineering, but the results required from such measurements focused on the flow behind the model and the Reynolds number for the measurement was subcritical, 42000 to 52000. Two models were compared, one similar to the cooling tower model with all its features like a vented base and an open top part, while the second model´s features were close to the universal bluff body, but with the hyperboloid-like shape. The measurement was realized by 2D Particle Image Velocimetry and it was accompanied by CFD. The measurement revealed a vortex structure in the wake of the models. This structure is called an arch vortex. Geometrical and aerodynamical characteristics of this structure were calculated and analysed and this detailed description of the arch vortex contributes to the mechanics of fluids discipline knowledge.

V následující práci byl řešen případ mechaniky tekutin. Jednalo se o obtékání tupého tělesa umístěného v tunelu s atmosférickou mezní vrstvou. Těleso pro experiment bylo převzato z klasického případu stavebního inženýrství, stále vysoce aktuálního: chladící věže hyperboloidního tvaru. Model byl měřen v podmínkách odpovídajících stavebnímu inženýrství, ale za jiným účelem a s jinými požadovanými výstupy. Měření bylo soustředěno na proudění v úplavu a absolvováno při nižších, podkritických Reynoldsových číslech: od 42 000 do 52 000. Byly měřeny a porovnány dva modely, jeden podobný modelu chladící věže se všemi charakteristickými prvky, jako je profukovaná základna a otevřená vrchní část, zatímco druhý model se podobou blížil obecnému špatně obtékanému tělesu, pouze hyperboloidního tvaru. Měření bylo provedeno pomocí systému PIV a bylo doplněno o CFD výsledky. Měření odhalilo vírovou strukturu v úplavu, nazývanou portálový vír. Tento portálový vír byl analyzován a uvedeny jeho geometrické a aerodynamické parametry, čímž byl detailně popsán a zejména podrobné měření drobně přispívá k poznatkům z oboru mechanika tekutin.