Синтетическая струя

В гидродинамике синтетическое струйное течение — это разновидность струйного течения , которое состоит из окружающей жидкости . ^[1] Синтетические струи создаются путем периодического выброса и всасывания жидкости из отверстия. Это колебательное движение может быть вызвано, помимо прочего, поршнем или диафрагмой внутри полости. ^[2]^[3] ^[4]

Струйное течение – это течение жидкости, при котором поток одной жидкости смешивается с окружающей средой. Примером может служить струя воды, которая образуется, когда вы кладете большой палец на конец шланга. Вода смешивается с воздухом, образуя струю. Если увеличить поток воды или пошевелить большим пальцем, чтобы изменить диаметр выхода, струя изменится кардинально.

Струйные потоки изменяются в зависимости от скорости и диаметра потока, а также плотности и вязкости жидкости ( числа Рейнольдса и числа Маха ). Когда скорости в струе превышают скорость звука, происходят важные качественные изменения в потоке. Одним из таких изменений является образование ударных волн . ^[5]

Синтетический струйный поток был назван так Ари Глезером, поскольку поток «синтезируется» из окружающей или окружающей жидкости. Для создания конвекционной струи требуется внешний источник жидкости, например, подаваемый по трубопроводу сжатый воздух или водопровод для воды.

Устройства Synjet

Синтетический реактивный поток можно создать разными способами, например, с помощью электромагнитного привода, пьезоэлектрического привода или даже механического привода, такого как поршень. Каждый из них перемещает мембрану или диафрагму вверх и вниз сотни раз в секунду, всасывая окружающую жидкость в камеру, а затем выталкивая ее. Хотя механизм довольно прост, чрезвычайно быстрая езда на велосипеде требует высокого уровня инженерных знаний для создания устройства, которое прослужит долго в промышленном применении.

Для управления температурой в горячих точках используется Synjet, коммерчески предлагаемый компанией Nuventix из Остина, штат Техас. ^[6] был запатентован в 2000 году инженерами Технологического института Джорджии. ^[7] Крошечный модуль Synjet создает струи, которые можно направить в точные места для промышленного точечного охлаждения. Традиционно металлические радиаторы отводят тепло от электронных компонентов в воздух, а затем небольшой вентилятор выдувает горячий воздух. Модули Synjet заменяют или дополняют вентиляторы охлаждения для таких устройств, как микропроцессоры, микросхемы памяти, графические чипы, аккумуляторы и радиочастотные компоненты. Кроме того, технология SynJet использовалась для управления температурным режимом мощных светодиодов. ^[6]^[8]

Синтетические реактивные модули также широко исследовались для управления воздушным потоком в самолетах с целью увеличения подъемной силы, маневренности, контроля сваливания и снижения шума. ^[9] Проблемы применения этой технологии включают вес, размер, время отклика, силу и сложность управления потоками. ^[10]^[11]^[12]^[13]

Исследователь из Калифорнийского технологического института даже протестировал синтетические реактивные модули для обеспечения тяги небольших подводных аппаратов, созданные по образцу естественных реактивных двигателей, которые производят кальмары и медузы. ^[14] Недавно исследовательская группа инженерной школы Университета Тейлора (Малайзия) успешно использовала синтетические струи в качестве смесительных устройств. ^[15] Синтетические форсунки оказались эффективными перемешивающими устройствами, особенно для материалов, чувствительных к сдвигу.

Ссылки

^ Смит, Бартон; Глезер, Ари (1998). «Смит Б.Л. и Глезер А. (1998). Формирование и эволюция синтетических струй». Физика жидкостей . 10 (9): 2281–2297. дои : 10.1063/1.869828 .
^ Агравал, Амит; Верма, Гунджан (2008). «Анализ подобия плоских и осесимметричных турбулентных синтетических струй». Международный журнал тепломассообмена . 51 (25–26): 6194–6198. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.04.011 .
^ Котапати, Рупеш Б.; Миттал, Раджат; Луи, Н. Каттафеста III (2007). «Численное исследование переходной синтетической струи в спокойном внешнем потоке». Журнал механики жидкости . 581 : 287–321. Бибкод : 2007JFM...581..287K . дои : 10.1017/S0022112007005642 . S2CID 7596423 .
^ Камран Мохсени; Раджат Миттал (2014). Синтетические струи: основы и применение . ЦРК Пресс. ISBN 9781439868102 . ( http://www.crcpress.com/product/isbn/9781439868102 Архивировано 22 сентября 2014 г. в Wayback Machine )
^ Словарь американского наследия
^ Перейти обратно: ^а ^б «Nuventix — активное управление температурным режимом, охлаждение горячих точек, теплообменники с воздушным охлаждением: Nuventix» . Архивировано из оригинала 5 января 2009 г. Проверено 13 января 2009 г.
^ «Компания VentureLab занимается коммерциализацией синтетических жиклеров для охлаждения» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 г. Проверено 18 сентября 2007 г.
^ «Аавид, подразделение тепловых технологий корпорации Бойд» . Архивировано из оригинала 7 апреля 2015 г. Проверено 7 февраля 2013 г.
^ КОТАПАТИ, РУПЕШ Б.; МИТТАЛ, РАДЖАТ; МАРКСЕН, ОЛАФ; ВЕТЧИНА, ФРАНК; ТЫ, ДОНХЕН; КАТТАФЕСТА, ЛУИ Н. (11 мая 2010 г.). «Нелинейная динамика и синтетическое струйное управление каноническим отрывным течением». Журнал механики жидкости . 654 . Издательство Кембриджского университета (CUP): 65–97. Бибкод : 2010JFM...654...65K . дои : 10.1017/s002211201000042x . ISSN 0022-1120 . S2CID 9803739 .
^ «Веб-сайт MRS: Пьезоэлектрические приводы для применения в синтетических струях» . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JFEGA4000129000007000825000001&idtype=cvips&gifs=yes ^{[ мертвая ссылка ]}
^ «Активное управление потоком с помощью методов адаптивного проектирования для повышения безопасности самолетов» . sbir.nasa.gov . Архивировано из оригинала 9 июня 2021 г. Проверено 27 октября 2021 г.
^ «Устройство, способ и система для снижения шума газотурбинных двигателей - патент США 7159383» . Архивировано из оригинала 7 января 2014 г. Проверено 7 января 2014 г.
^ Томас, AP; Милан, М.; г'Селл, МГ; Фишер, К.; Бердик, Дж. (2005). «Синтетическое реактивное движение для малых подводных аппаратов» . Материалы Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации 2005 г. (PDF) . стр. 181–187. дои : 10.1109/РОБОТ.2005.1570116 . ISBN 0-7803-8914-Х . S2CID 15262116 . Архивировано (PDF) из оригинала 2 декабря 2017 г. Проверено 15 июля 2019 г.
^ Аль-Атаби, Муштак (1 сентября 2011 г.). «Экспериментальное исследование применения синтетических струй для перемешивания в емкостях» . Журнал гидротехники . 133 (9). АСМЭ Интернешнл. дои : 10.1115/1.4004941 . ISSN 0098-2202 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2014 г. Проверено 7 февраля 2014 г.

[1] Смит, Бартон; Глезер, Ари (1998). «Смит Б.Л. и Глезер А. (1998). Формирование и эволюция синтетических струй». Физика жидкостей . 10 (9): 2281–2297. дои : 10.1063/1.869828 .

[2] Агравал, Амит; Верма, Гунджан (2008). «Анализ подобия плоских и осесимметричных турбулентных синтетических струй». Международный журнал тепломассообмена . 51 (25–26): 6194–6198. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.04.011 .

[3] Котапати, Рупеш Б.; Миттал, Раджат; Луи, Н. Каттафеста III (2007). «Численное исследование переходной синтетической струи в спокойном внешнем потоке». Журнал механики жидкости . 581 : 287–321. Бибкод : 2007JFM...581..287K . дои : 10.1017/S0022112007005642 . S2CID 7596423 .

[Mohseni_and_Mittal-4] Камран Мохсени; Раджат Миттал (2014). Синтетические струи: основы и применение . ЦРК Пресс. ISBN 9781439868102 . ( http://www.crcpress.com/product/isbn/9781439868102 Архивировано 22 сентября 2014 г. в Wayback Machine )

[5] Словарь американского наследия

[autogenerated1-6] Перейти обратно: ^а ^б «Nuventix — активное управление температурным режимом, охлаждение горячих точек, теплообменники с воздушным охлаждением: Nuventix» . Архивировано из оригинала 5 января 2009 г. Проверено 13 января 2009 г.

[7] «Компания VentureLab занимается коммерциализацией синтетических жиклеров для охлаждения» . Архивировано из оригинала 2 сентября 2006 г. Проверено 18 сентября 2007 г.

[8] «Аавид, подразделение тепловых технологий корпорации Бойд» . Архивировано из оригинала 7 апреля 2015 г. Проверено 7 февраля 2013 г.

[9] КОТАПАТИ, РУПЕШ Б.; МИТТАЛ, РАДЖАТ; МАРКСЕН, ОЛАФ; ВЕТЧИНА, ФРАНК; ТЫ, ДОНХЕН; КАТТАФЕСТА, ЛУИ Н. (11 мая 2010 г.). «Нелинейная динамика и синтетическое струйное управление каноническим отрывным течением». Журнал механики жидкости . 654 . Издательство Кембриджского университета (CUP): 65–97. Бибкод : 2010JFM...654...65K . дои : 10.1017/s002211201000042x . ISSN 0022-1120 . S2CID 9803739 .

[10] «Веб-сайт MRS: Пьезоэлектрические приводы для применения в синтетических струях» . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[11] ttp://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JFEGA4000129000007000825000001&idtype=cvips&gifs=yes ^{[ мертвая ссылка ]}

[12] «Активное управление потоком с помощью методов адаптивного проектирования для повышения безопасности самолетов» . sbir.nasa.gov . Архивировано из оригинала 9 июня 2021 г. Проверено 27 октября 2021 г.

[13] «Устройство, способ и система для снижения шума газотурбинных двигателей - патент США 7159383» . Архивировано из оригинала 7 января 2014 г. Проверено 7 января 2014 г.

[14] Томас, AP; Милан, М.; г'Селл, МГ; Фишер, К.; Бердик, Дж. (2005). «Синтетическое реактивное движение для малых подводных аппаратов» . Материалы Международной конференции IEEE по робототехнике и автоматизации 2005 г. (PDF) . стр. 181–187. дои : 10.1109/РОБОТ.2005.1570116 . ISBN 0-7803-8914-Х . S2CID 15262116 . Архивировано (PDF) из оригинала 2 декабря 2017 г. Проверено 15 июля 2019 г.

[15] Аль-Атаби, Муштак (1 сентября 2011 г.). «Экспериментальное исследование применения синтетических струй для перемешивания в емкостях» . Журнал гидротехники . 133 (9). АСМЭ Интернешнл. дои : 10.1115/1.4004941 . ISSN 0098-2202 . Архивировано из оригинала 23 февраля 2014 г. Проверено 7 февраля 2014 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]