Πειραματική μελέτη ασταθειών της ροής στο εσωτερικό εύκαμπτου σωλήνα.

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετήθηκε πειραματικά η αστάθεια της ροής νερού στο εσωτερικό εύκαμπτου, διαφανούς, λεπτότοιχου αγωγού διαμέτρου 8mm και μήκους 45 mm, κατασκευασμένου από ελαστομερές σιλικονούχο υλικό (Sylgard 184). Υπό συγκεκριμένες συνθήκες ο αγωγός τίθεται σε αυτοταλάντωση (αυξομειούμενης της διατομής του αγωγού), ενώ ταυτόχρονα η παροχή του ρευστού παραμένει σταθερή. Υπό τις συνθήκες αυτές, με τη βοήθεια μετρητικής διάταξης 2D-PIV, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του πεδίου ταχυτήτων στο εσωτερικό του αγωγού συναρτήσει του χρόνου στο κατακόρυφο επίπεδο συμμετρίας του (ο διαμήκης άξονας του αγωγού ήταν οριζόντιος). Μέσω επεξεργασίας των ληφθεισών εικόνων του αγωγού προσδιορίστηκε το περίγραμμά του συναρτήσει του χρόνου για διάφορες τιμές τις πίεσης ανάντι-κατάντι του αγωγού. Η ροή, λίγο πριν αρχίσει η περιοδική αυτοταλάντωση του αγωγού, ήταν ασταθής δημιουργούμενης μιας ελαφρά ασύμμετρης στένωσης περί το μέσον του μήκους του αγωγού, μέγιστης γωνίας περίπου 20ο, η οποία ταλαντωνόταν κατά μήκος του αγωγού. Στο αποκλίνον τμήμα της στένωσης (διαχύτης) εμφανίζονταν περιοχές αποκολλημένης ροής ή περιοχές χαμηλών ταχυτήτων οι οποίες μετατοπίζονταν από την μια πλευρά της διατομής του αγωγού στην αντιδιαμετρική της χωρίς συστηματικό τρόπο. Αντιθέτως, ανάντι της στένωσης, η ροή ήταν προσκολλημένη χωρίς ασυμμετρίες.

In the present diploma thesis, flow instabilities within an elastic, transparent, thin walled tube were experimentally examined. The tube was made of an elastomer material (Sylgard 184). Under certain pressure conditions, self-oscillations were induced in the tube, although the flow rate remained constant. Using 2D-PIV, the axial and radial velocity components were measured on a vertical tube symmetry plane. Moreover, the tube wall coordinates along the tube axis were calculated for various upstream-downstream pressure values. Generally, the flow was unstable when the tube was on the “verge” of oscillation. In the latter case, a “neck” was created and backflow regions were observed in the diffuser part of the neck being moved from one part to the opposite part of the tube wall with no systematic way. In contrast, the flow was attached and symmetric upstream of the stenosis.