Produkce entropie způsobená vírovými strukturami v přímé lopatkové mříži

Abstract

Předkládaná disertační práce se zabývá produkcí entropie v přímých lopatkových mřížích, která je způsobena vírovými strukturami. Výzkum byl prováděn ze dvou hledisek. Jednak byl proveden teoretický rozbor proudění tekutiny v obecných křivočarých souřadnicích, který je vhodný pro popis proudění v zakřivených kanálech. Tento popis je následně zjednodušen tak, aby bylo možné provést jednoduchý rozbor problému a získat z něj závěry přenositelné na experimentální data. Hlavní částí práce pak je experimentální výzkum proudění v lopatkové mříži založený na tlakových měření ze kterých jsou kvantitativně vyhodnocena proudová pole pro různé hodnoty studovaných parametrů (vstupního úhlu proudění, Machova čísla a Reynoldsova čísla) a následně vyhodnoceny produkce entropie. Z nich jsou pak za zjednodušujících předpokladů vyhodnoceny produkce entropie způsobené vírovými strukturami v lopatkové mříži. Tato měření jsou dále doplněna o vizualizační experimenty, které mají podpořit závěry získané z tlakových měření.

Entropy production caused by the vortical structures in the linear blade cascade is the topic of this thesis. The research was divided into two main parts. A theoretical description of the flow in the general curvilinear coordinate system was performed at the beginning of the thesis. This description is useful to describe a flow through curved channels. These equations of flow were then simplified to perform their analysis, based on which the results were transferable onto experimental data. The main part of the work is experimental research of the flow in the linear blade cascade based on pressure measurements. Flow fields are evaluated quantitively for different flow conditions (different Mach numer, Reynolds number or inlet flow angle) based on these measurements. These data are used for calculation of the entropy production in the cascade and then with using simplifications even the production of entropy caused by the vortical structures themselves. Measurements are then supplemented with surface flow visualizations to support the conclusions obtained thanks to the pressure measures.