Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar e Mahmoud N. Abdullatif, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI
A causa della natura non lineare delle sue leggi di governo, il movimento fluido induce complicati schemi di flusso. Comprendere la natura di questi modelli è stato oggetto di un intenso esame per secoli. Sebbene i personal computer e i supercomputer siano ampiamente utilizzati per dedurre modelli di flusso dei fluidi, le loro capacità sono ancora insufficienti per determinare l'esatto comportamento del flusso per geometrie complesse o flussi altamente inerziali (ad esempio quando la quantità di moto domina sulla resistenza viscosa). Con questo in mente, sono state sviluppate una moltitudine di tecniche sperimentali per rendere evidenti i modelli di flusso che possono raggiungere regimi di flusso e geometrie inaccessibili agli strumenti teorici e computazionali.
Questa dimostrazione studierà il flusso di fluidi intorno a un corpo bluff. Un corpo bluff è un oggetto che, a causa della sua forma, provoca un flusso separato sulla maggior parte della sua superficie. Questo è in contrasto con un corpo aerodinamico, come un profilo alare, che è allineato nel flusso e causa una minore separazione del flusso. Lo scopo di questo studio è quello di utilizzare le bolle di idrogeno come metodo per visualizzare i modelli di flusso. Le bolle di idrogeno sono prodotte tramite elettrolisi utilizzando una fonte di alimentazione CC immergendo i suoi elettrodi nell'acqua. Le bolle di idrogeno si formano nell'elettrodo negativo, che deve essere un filo molto sottile per garantire che le bolle rimangano piccole e tracciano il movimento del fluido in modo più efficace. Questo metodo è adatto per flussi laminari costanti e instabili e si basa sulle linee di flusso di base che descrivono la natura del flusso intorno agli oggetti. [1-3]
Questo documento si concentra sulla descrizione dell'implementazione della tecnica, compresi i dettagli sull'apparecchiatura e la sua installazione. Quindi, la tecnica viene utilizzata per dimostrare l'uso di due delle linee di flusso di base per caratterizzare il flusso attorno a un cilindro circolare. Queste linee di flusso vengono utilizzate per stimare alcuni importanti parametri di flusso come la velocità del flusso e il numero di Reynolds e per determinare i modelli di flusso.
1. Per produrre un foglio continuo di bolle:
La Figura 2 mostra due risultati rappresentativi della visualizzazione della bolla di idrogeno di una strada del vortice di Von Kármàn. La Figura 2(A) mostra un esempio di un campo di linee striata, come evidenziato da disturbi nel foglio di bolle di idrogeno. Questa immagine viene utilizzata per estrarre il diametro dell'asta nelle unità della macchina. La Figura 2(B) mostra un esempio di un camp...
In questo studio, l'uso di bolle di idrogeno è stato dimostrato per estrarre informazioni qualitative e quantitative dalle immagini del flusso attorno a un cilindro circolare. Le informazioni quantitative estratte da questi esperimenti includevano la velocità del flusso libero ( ), la frequenza di spargimento di vortici (
), il numero di Reynolds (Re) e il numero di Strouhal (St). In particolare, i risultati per St vs ..
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