Mahalo iā ʻoe no kou kipa ʻana iā Nature.com. ʻO ka polokalamu kele pūnaewele āu e hoʻohana nei he kākoʻo liʻiliʻi no CSS. No ka ʻike maikaʻi loa, paipai mākou iā ʻoe e hoʻohana i kahi polokalamu kele hou (a i ʻole e hoʻopau i ke ʻano hoʻohālikelike ma Internet Explorer).
Ua hana ʻia nā hoʻokolohua ma ke kahawai ʻāʻī i ālai ʻia e nā laina transverse o ʻehā mau koʻokoʻo cylindrical. i hanaia e pili ana i ke kaomi ma na wahi ko'iko'i o ka nenoaiu i na ana ano o ke kookoo. Ua ikeia ke kuokoa kuokoa e paa no ka hapanui o na helu Euler e hoike ana i ke kaomi ma na wahi like ole, ie. Hiki ke hoʻohana ʻia ka hopena semi-empirical correlation no Design hydraulics like.
Nui nā mea hoʻoili wela a me ka nui o nā modules, nā kahawai a i ʻole nā ​​​​pūnaewele e hele ai nā wai i loko o nā hale paʻakikī o loko e like me nā lāʻau, buffers, inserts, etc. ʻO nā haʻawina hoʻokolohua hou loa no ka puʻe ʻana o loko a me nā poho, ʻo ia nā ala i hoʻopaʻa ʻia e nā iwi ʻaoʻao like ʻole 1, nā pūnaeho reactor electrochemical 2, constriction capillary 3 a me nā mea hana lattice frame 4.
ʻO ka mea maʻamau i loko o ka hale i hiki ke hoʻopaʻapaʻa ʻia nā koʻokoʻo cylindrical ma o nā modula ʻāpana, i hui pū ʻia a i hoʻokaʻawale ʻia. Ma nā mea hoʻololi wela, he ʻano maʻamau kēia hoʻonohonoho ma ka ʻaoʻao ʻaoʻao. Ua ʻike ʻo 5 i ka reattachment a me ka co-detachment flow states in a tandem configuration of rods. Liu et al.6 ua ana i ka hāʻule kaomi ma nā awāwa rectangular me nā puʻupuʻu paipu U-like i kūkulu ʻia me nā kihi ʻokoʻa inclination a calibrated i kahi kumu hoʻohālike helu simulating pūʻolo lāʻau me ka media porous.
E like me ka mea i manaʻo ʻia, aia kekahi mau mea hoʻonohonoho e pili ana i ka hana hydraulic o kahi panakō cylinder: ʻano o ka hoʻonohonoho ʻana (e laʻa, staggered a in-line), nā ana pili (eg, pitch, diameter, long), a me ke kihi inclination, a me nā mea ʻē aʻe. 7 i kekahi kumu hoʻohālike porosity kūpono e hoʻohana ana i ka lōʻihi o ka pūnaewele e like me ka mana hoʻohālikelike, me ka hoʻohana ʻana i nā tandem a me nā arrays staggered a me nā helu Reynolds ma waena o 103 a me 104. Ua aʻo ʻo Snarski8 i ke ʻano o ka mana spectrum, mai nā accelerometers a me nā hydrophones i hoʻopili ʻia i kahi cylinder i loko o kahi tunnel wai, ʻokoʻa me ka inclination o ke kahawai et al. Ua aʻo ʻo 9 i ka hāʻawi ʻana i ke kaomi pā a puni kahi koʻokoʻo cylindrical i ka yaw airflow.Mityakov et al. 10 ua hoʻolālā i ke kahua velocity ma hope o ka ʻauwaʻa ʻana me ka hoʻohana ʻana i ka stereo PIV.Alam et al. Ua alakaʻi ʻo 11 i kahi noiʻi piha o nā cylinders tandem, e kālele ana i nā hopena o ka helu Reynolds a me ka ratio geometric ma ka vortex shedding. Ua hiki iā lākou ke ʻike i ʻelima mau mokuʻāina, ʻo ia hoʻi ka laka ʻana, ka laka intermittent, ʻaʻohe laka, subharmonic locking a me ka shear layer reattachment states.
Ma keʻano laulā, manaʻo ʻia ka hana hydraulic o kahi cell unit i ka hoʻonohonoho ʻana a me ka geometry o ka hale i loko, i helu pinepine ʻia e nā hoʻoponopono empirical o nā ana hoʻokolohua kikoʻī. ʻO kahi hiʻohiʻona maʻamau ka hoʻokuʻu ʻana no kahi pā orifice 15. I ka hihia kūikawā o nā koʻokoʻo inclined, inā i loko o ka hoʻopaʻa ʻia a i ʻole ka hāmama ʻana, kahi ʻano hoihoi i ʻōlelo pinepine ʻia i loko o ka palapala a hoʻohana ʻia e nā mea hoʻolālā ʻo ia ka nui hydraulic magnitude (eg, kaomi kaomi, ikaika, vortex shedding frequency, etc.) ) e kuhikuhi pinepine i ka cypendinder.) ʻO ke kumu kūʻokoʻa a manaʻo ʻia ʻo ka dynamics kahe e alakaʻi nui ʻia e ka ʻāpana maʻamau inflow a ʻo ka hopena o ka ʻāpana axial e pili ana me ke axis cylinder he mea ʻole. vortex-induced vibration16 and one-phase and two-phase averaged drag417.
Ma ka hana o keia manawa, ua hoikeia na hopena o ke ao ana o ke kaomi kūloko a me ke kaomi iho ma ke kahawai me ka laina transverse o eha inclined cylindrical kookoo. ka mālama ʻana i ka manawa no ka loiloi ʻana i ka pono o ke kumu kūʻokoʻa. ʻO ka hope, hoʻokumu ʻia nā correlations semi-empirical dimensionless i hiki ke hoʻohana ʻia e hoʻolālā i nā mea hydraulic like.
ʻO ka hoʻonohonoho hoʻokolohua he ʻāpana hoʻāʻo ʻehā i loaʻa ke kahe o ka ea i hāʻawi ʻia e ka peʻahi axial. Aia ka ʻāpana hoʻāʻo i kahi ʻāpana ʻelua mau koʻokoʻo waena like a me ʻelua hapalua koʻokoʻo i hoʻokomo ʻia i loko o nā paia kahawai, e like me ia i hōʻike ʻia ma ka Fig. 1e, nā anawaena like āpau.
kahi ʻāpana Inlet (lōʻihi i mm). E hana i b me ka hoʻohana ʻana i Openscad 2021.01, openscad.org.Main pauku hōʻike (lōʻihi i mm). Hana ʻia me Openscad 2021.01, openscad.org c ʻO ka ʻike cross-sectional o ka pauku hoʻāʻo nui (lōʻihi ma mm). ʻO Openscad 2021.01, ka ʻike pahū o ka ʻāpana hoʻāʻo o openscad.org e.Created me Openscad 2021.01, openscad.org.
Ua ho'āʻo ʻia ʻekolu pūʻulu ʻokoʻa o nā anawaena like ʻole. Hōʻike ʻia ka papa 1 i nā hiʻohiʻona geometrical o kēlā me kēia hihia. Kau ʻia nā koʻokoʻo ma luna o kahi protractor i hiki ke ʻokoʻa ko lākou kihi pili i ke ala kahe ma waena o 90 ° a me 30 ° (Nā Kiʻi 1b a me 3).
Ua ana ʻia ke kahe kahe inlet o ka ʻāpana hoʻāʻo e ka venturi calibrated, e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 2, a nānā ʻia me ka DP Cell Honeywell SCX. Ua ana ʻia ka mahana wai ma ka puka o ka ʻāpana hoʻāʻo me kahi thermometer PT100 a hoʻomalu ʻia ma 45±1 ° C. Ua hoʻohana ʻia ka mamao hoʻonohonoho ma kahi o 4 hydraulic anawaena ma waena o ka pale hope a me ke koʻokoʻo, a ʻo ka lōʻihi o ka puka puka he 11 anawaena hydraulic.
Hoʻohana ʻia ke kiʻikuhi schematic o ka paipu Venturi e ana i ka wikiwiki o ke kahe o loko (lōʻihi i millimeters). Hana ʻia me Openscad 2021.01, openscad.org.
E nānā i ke kaomi ma luna o kekahi o nā maka o ke koʻokoʻo waena ma o ka 0.5 mm kaomi kaomi ma ka waena waena o ka ʻāpana hoʻāʻo. ʻO ke anawaena o ka paipu e pili ana i ka 5° angular span; No laila, ʻo ka pololei o ka angular ma kahi o 2 °. Hiki ke hoʻololi ʻia ke koʻokoʻo i nānā ʻia e pili ana i kona axis, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka Figure 3. ʻO ka ʻokoʻa ma waena o ke kaomi ʻili o ke koʻokoʻo a me ke kaomi ma ka puka o ka ʻāpana hoʻāʻo e ana ʻia me kahi ʻokoʻa DP Cell Honeywell SCX series.
Hōʻike ʻia nā paia ala i ka hina. E kahe ana ke kahe mai ka hema a i ka ʻākau a ua ālai ʻia e ke koʻokoʻo.
ʻO ke kumu o ka hoʻokolohua, ʻo ia ke ana a wehewehe i ka hāʻule kaomi ma waena o nā puka komo a me ke kaomi ma ka ʻili o ke koʻokoʻo waena, \(\theta\) a me \(\alpha\) no nā azimuth a me nā dips like ʻole.
kahi \(\rho \) ka nui o ka wai, \({u}_{i}\) ka mean inlet velocity, \({p}_{i}\) ke kaomi inlet, a me \({p }_{ w}\) ke kaomi ma kekahi kiko ma ka paia o ke kookoo. e pili ana i ke kahawai Helu Reynolds, \(Re\equiv {u}_{i}H/\nu \) (kahi o \(H\) ke kiekie o ke kahawai, a o \(\nu \) ka viscosity kinematic) ma waena o 40,000 a me 67,000. O ke kookoo helu Reynolds (\(Re\equiv mai ka }_{i}d range/\nu \0})d. 6500. ʻO ka nui o ka haunaele i manaʻo ʻia e ka ʻokoʻa maʻamau pili o nā hōʻailona i hoʻopaʻa ʻia ma ka venturi he 5% ma ka awelika.
Hōʻike ke kiʻi 4 i ka pilina o \({Eu}_{w}\) me ka huina azimuth \(\ theta \), i hoʻohālikelike ʻia e nā kihi ʻekolu, \(\ alpha \) = 30°, 50° a me 70° . Ua māhele ʻia nā ana i ʻekolu kiʻikuhi e like me ke anawaena o ke koʻokoʻo. Hiki ke ʻike ʻia i loko o ka helu kūʻokoʻa ʻo E. ʻO ka hilinaʻi ma luna o θ hahai i ke ʻano maʻamau o ke kaomi pā a puni ka ʻāpana o kahi obstacle pōʻai. 100 °, ma hope o ka paʻa ʻana o ke kaomi ma muli o ka hoʻokaʻawale ʻana o ka papa palena hope o ka paia koʻokoʻo.
ʻO ka hoʻololi ʻana o ka helu Euler o ka pā a puni ke koʻokoʻo no nā kihi ʻokoʻa inclination a me nā anawaena koʻokoʻo. Hana ʻia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Ma lalo iho nei, ke kālailai nei mākou i nā hualoaʻa ma muli o ka manaʻo e hiki ke koho ʻia nā helu Euler e nā ʻāpana geometric wale nō, ʻo ia hoʻi nā ratio lōʻihi hiʻona \(d/g\) a me \(d/H\) (kahi ʻo \(H\) ke kiʻekiʻe o ke kahawai) a me ke ʻano \(\ alpha \). kū pololei i ke koʻokoʻo koʻokoʻo, \({u}_{n}={u}_{i}\mathrm {sin} \ alpha \) .Ua kapa ʻia kēia i kekahi manawa ke kumu o ke kūʻokoʻa.
E noʻonoʻo kākou i ke kaomi i ana ʻia ma ke alo o ka ʻili koʻokoʻo waena, ʻo ia hoʻi, θ = 0. E like me ka hoʻohālikelike a Bernoulli, ua māʻona ke kaomi ma kēia kūlana\({p}_{o}\):
kahi \({u}_{o}\) ka wikiwiki o ka wai ma kahi kokoke i ka paia koʻokoʻo ma θ = 0, a ke manaʻo nei mākou i nā poho liʻiliʻi hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia. ʻO ka hopena \({Eu}_{w}\) ua kokoke akā ʻaʻole like me kēia waiwai, ʻoi aku ka nui o nā kihi luʻu. ʻO ka wikiwiki axial ma lalo a me ka emi ʻana o ka wikiwiki ma luna. Ke manaʻo nei ʻo ka nui o ka deflection ma luna aʻe ʻo ia ke kuhi ʻana o ka wikiwiki inlet ma ke kumu (ie \({u}_{i}\mathrm{cos}\alpha \)), ʻo ka hopena helu Euler e pili ana:
Hoʻohālikelike ka Figure 5 i nā hoohalike.(3) Hōʻike ia i ka ʻaelike maikaʻi me ka ʻikepili hoʻokolohua e pili ana. ʻO ka mean deviation he 25%, a ʻo ka pae hilinaʻi ʻo 95%. ʻāpana hoʻāʻo, \({p}_{e}\), Hahai pū kekahi i kahi au e pili ana i ka \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) . Ma nā hihia ʻelua, akā naʻe, pili ka coefficient i ke anawaena o ke koʻokoʻo, ʻo ia ka mea kūpono mai ka mea hope e hoʻoholo i ka wahi i hoʻopaʻa ʻia. Hoʻokaniʻia e ke āpau ma waena o nā lāʻau. I kēia hihia, hāʻule nui ke kaomi i ka throttling a hoʻihoʻi hapa i ka wā e hoʻonui ai i hope. No ka noʻonoʻo ʻana i ke kaohi ʻana ma ke ʻano he blockage perpendicular i ke koʻokoʻo axis, hiki ke kākau ʻia ka hāʻule kaomi ma waena o ka mua a me ka hope o ke koʻokoʻo e like me 18:
kahi o ka \({c}_{d}\) he huina kauō e wehewehe ana i ka ho'iho'i 'ana i ka pumi hapa ma waena o θ = 90° a me θ = 180°, a 'o \({A}_{m}\) a me \ ({A}_{f}\) ka palena ha'aha'a ka'awale ka'awale no kēlā me kēia 'āpana lō'ihi e kū pono ana i ke ko'oko'o axis, a 'o kona pilina me ke kookoo he {({\} Le}_f} ke anawaena. (g+d\'ākau)/g\). ʻO nā helu Euler e pili ana:
Helu Wall Euler ma \(\theta =0\) ma ke ano he hana o ka dip. Ua pili keia kaha me ka hoohalike.(3).I hanaia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Hoʻololi ʻia ka helu Wall Euler, ma \(\theta =18{0}^{o}\) (hōʻailona piha) a puka aku (hōʻailona nele) me ka ʻū.
Hōʻike ka Figure 7 i ka hilinaʻi o \({Eu}_{0-180}/{\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) ma \(d/g\), e hōʻike ana i ke kūlike ʻoi loa Maikaʻi.(5). ʻO ka helu kauo i loaʻa ʻo \({c}_{d}=1.28\pm 0.02like o 6, hōʻike pū ʻia ka huina hilinaʻi like o 7%. ʻO ka hāʻule ma waena o ka inlet a me ka puka o ka pauku hoʻāʻo e hahai i kahi ʻano like, akā me nā coefficients ʻokoʻa e noʻonoʻo i ka hoʻihoʻi ʻana i ke kaomi ma ke kua i waena o ka pahu a me ka puka o ke kahawai.
Ua pili ka helu kauo i ka \(d/g\) kaomi mua a me ka hope o ke kookoo\(\ hema ({Eu}_{0-180}\akau)\) a me ka huina kaomi ma waena o ke kahawai inlet a me ka puka waho. O ka wahi hina ka 67% hui hilinai no ka hooponopono ana. Hanaia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.
ʻO ke kaomi liʻiliʻi \({p}_{90}\) ma ka ʻili o ke koʻokoʻo ma θ = 90° pono e lawelawe kūikawā. E like me ka hoʻohālikelike a Bernoulli, ma ka laina o kēia manawa ma ke āpau ma waena o nā kaola, ʻo ke kaomi ma waenakonu\({p}_{g}\) a me ka wikiwiki\({u}_{g}\) ma ke kiko waena o nā ʻāpana me ke kiko waena o nā ʻāpana. kumu:
Hiki ke pili ke kaomi \({p}_{g}\) i ke kaomi ʻili o ke koʻokoʻo ma θ = 90° ma o ka hoʻohui ʻana i ka puʻunaue puʻe ma luna o ke āpau e hoʻokaʻawale ana i ke koʻokoʻo waena ma waena o ka waena a me ka pā (e nānā i ke Kiʻi 8). Hāʻawi ke koena o ka mana i 19:
kahi \(y\) ka huikau maʻamau i ka ʻili o ke koʻokoʻo mai ke kiko waena o ka āwāwa ma waena o nā koʻokoʻo waena, a ʻo \(K\) ka curvature o ke kaha o kēia manawa ma ke kūlana \(y\). Ma ka paia o ke kookoo, ua hoomaopopoia ka curvature e ka pauku ellipse o ke kookoo ma ka huina \(\alpha \), ie \(K\left(g/2\right)=\left(2/d\right){\ mathrm{sin} }^{2}\alpha \) (e nana i ke Kii 8). symmetry, hāʻawi ʻia ka curvature ma ka hoʻolike honua \(y\) e:
Hōʻike ʻia ka ʻaoʻao cross-sectional, mua (hema) a ma luna (lalo). Hana ʻia me Microsoft Word 2019,
Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ma ka mālama ʻana i ka nuipaʻa, pili ka wikiwiki awelika i ka mokulele e kū pono ana i ke kahe ʻana ma kahi ana ʻana \(\langle {u}_{g}\rangle \) pili i ka wikiwiki komo:
kahi o \({A}_{i}\) ka wahi kahe kea ma ke kahawai a me \({A}_{g}\) ka wahi kahe kea ma kahi ana (e nana i ke kii 8) e :
E hoʻomanaʻo, ʻaʻole like ka \({u}_{g}\) me \(\langle {u}_{g}\rangle \). ʻOiaʻiʻo, hōʻike ka Helu 9 i ka ratio māmā \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \), i helu ʻia e ka hoohalike.(10)–(14), i kuhi ʻia e like me ka lakio \(d/g). Hoʻopili ʻia e kahi polynomial papa ʻelua:
ʻO ka lakio o ka ʻoi loa\({u}_{g}\) a me ka awelika\(\langle {u}_{g}\rangle \) nā velocities o ka ʻaoʻao keʻa waena o ke kahawai\(.\) ʻO nā ʻōkuhi paʻa a me nā pōʻaiapili e pili ana i nā hoohalike.(5) a me ka laulā hoʻololi o nā coefficients pili\(\pm 25\%\).
Hoʻohālikelike ka helu 10 i ka \({Eu}_{90}\) me nā hopena hoʻokolohua o ka hoohalike.(16).
ʻO ka helu Wall Euler ma \(\theta ={90}^{o}\).Kulike kēia ʻōpuni i ka hoohalike.(16). Hana ʻia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Hiki ke helu ʻia ka ikaika ʻupena \({f}_{n}\) ma ke koʻokoʻo waena e kū pono ana i kona axis ma ka hoʻohui ʻana i ke kaomi ma ka ʻili o ke koʻokoʻo penei:
ʻo ka helu helu mua ka lōʻihi o ke koʻokoʻo i loko o ke kahawai, a ua hana ʻia ka hoʻohui ʻana ma waena o 0 a me 2π.
Pono ke kuhi o \({f}_{n}\) i ke ala o ke kahe wai e like me ke kaomi ma waena o ka puka komo a me ka puka o ke kahawai, ke ʻole ke kulike me ke koʻokoʻo a ʻoi aku ka liʻiliʻi ma muli o ka hoʻomohala ʻole ʻana o ka pauku hope ʻAʻole kaulike ka neʻe o ka manawa. No laila,
Hōʻike ka Figure 11 i ka pakuhi o nā hoohalike.(20) hōʻike i ka ʻaelike maikaʻi no nā kūlana hoʻokolohua a pau. Akā naʻe, aia he 8% deviation iki ma ka ʻākau, hiki ke hoʻopili ʻia a hoʻohana ʻia ma ke ʻano he kuhi ʻana o ka manawa like ʻole ma waena o ke kahawai komo a me ka puka.
Kaulike mana kanal. Ua pili ka laina me ka hoohalike.(20). He 0.97 ka huina hoopili Pearson. Hanaia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Hoʻololi ʻia ke ʻano o ke koʻokoʻo o ke koʻokoʻo, ke kaomi ʻana ma ka paia ʻili o ke koʻokoʻo a me ka hāʻule ʻana o ke kaomi ma ke kahawai me nā laina transverse o nā koʻokoʻo cylindrical inclined ʻehā i ana ʻia. nā cylinders, ʻoi aku ka nui ma mua a me ka liʻiliʻi ma ka ʻaoʻao ʻaoʻao ma waena o nā lāʻau, e hoʻihoʻi hou ana ma ka ʻaoʻao hope ma muli o ka kaʻawale ʻana o ka papa palena.
Hoʻopili ʻia nā ʻikepili hoʻokolohua me ka hoʻohana ʻana i ka noʻonoʻo mālama ʻana i ka manawa a me nā loiloi semi-empirical e ʻike i nā helu invariant dimensionless e pili ana i nā helu Euler i nā ana hiʻona o nā kahawai a me nā lāʻau.
ʻIke ʻia ke kumu kūʻokoʻa e paʻa no ka hapa nui o nā helu Euler e hōʻike ana i ke kaomi ma nā wahi like ʻole, ʻo ia hoʻi, inā ʻaʻohe dimension o ke kaomi me ka hoʻohana ʻana i ka projection o ka velocity inlet maʻamau i ke koʻokoʻo, kūʻokoʻa ka hoʻonohonoho ʻana i ke kihi dip. Eia kekahi, pili ka hiʻona i ka nuipa a me ka manawa o ke kahe ʻO nā hoʻohālikelike hoʻomalu ua kūlike a kākoʻo i ke kumu empirical ma luna. ʻO ke kaomi ʻili o ke koʻokoʻo ma ke āpau ma waena o nā koʻokoʻo e haʻalele iki mai kēia kumu. hemodynamics20,21,22,23,24.
ʻO kahi hopena hoihoi loa mai ka nānā ʻana i ka hāʻule kaomi ma waena o ka puka komo a me ka puka o ka ʻāpana hoʻāʻo.
E nānā i ka nui \(\left(d/g+2\right)d/g\) i loko o ka denominator o ka hoohalike.(23) ka nui o ka pale ma ka hoohalike.(4), a i ole ia, hiki ke helu ia me ka palena iki a me ka noa e ku pono ana i ke kookoo, \({A}_{m}\) a me \({A} helu keia i koe no Rey. i loko o ka laulā o ka haʻawina o kēia manawa (40,000-67,000 no nā kahawai a me 2500-6500 no nā koʻokoʻo).
ʻO Ruck, S., Köhler, S., Schlindwein, G., a me Arbeiter, F. Hoʻololi wela a me nā ana hoʻohaʻahaʻa kaomi i loko o kahi awāwa i hoʻopaʻa ʻia e nā iwi ʻaoʻao like ʻole ma ka paia.expert.Heat Transfer 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J., a me Walsh, F. Flow cell characterization: kahe hiʻona, kaomi hāʻule, a me ka lehulehu lawe i loko o elua-dimensional electrodes i rectangular channels.J. Electrochemistry.Socialist Party.167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Nā palena nui o ka hopena Jamin i loko o nā capillaries me nā ʻāpana keʻa paʻa.J. Gasoline.science.Britain.196, 107635 (2021).