بررسی تجربی کاهش اتلاف هد به وسیله ی حباب های هوا در جریان تیلور-کوئت آشفته

در این تحقیق، اثر تزریق حباب‌های کوچک روی اتلاف هد جریان محصور در فضای حلقوی بین دو استوانه هم‌محور (سیستم تیلورکوئت) بطور تجربی بررسی شد. به منظور تعیین اتلاف هد، اختلاف فشار جریان بین دو نقطه‌ی معین در راستای محور استوانه‌ها اندازه‌گیری گردید. طبق تغییرات عدد رینولدز دورانی و محوری، جریان تیلورکوئت ایجاد شده کاملا آشفته بود و گردابه های تیلور در فضای حلقوی ظاهر شدند. آب به عنوان سیال عامل و هوا با شرایط اتاق برای تولید حباب‌ها استفاده شدند که از قسمت تحتانی سیستم به داخل فضای حلقوی تزریق شدند. به منظور تعیین قطر و آرایش حباب‌ها در جریان تکنیک مجسم سازی جریان استفاده شد. نتایج اولیه نشان دادند که حباب‌های هوا می‌توانند در بهترین حالت اتلاف هد را تا 60% کاهش دهند. با افزایش عدد رینولدز دورانی اتلاف هد افزایش یافت؛ پدیده ای که با تجمع حباب‌های کوچک در هسته‌ی گردابه‌های تیلور و افزایش انتقال مومنتم توجیه شد. گرچه در اعداد رینولدز دورانی کوچک، کاهش چگالی جریان توسط حباب‌ها پارامتر اصلی در کاهش اتلاف هد مطرح شده است. در این رژیم مشاهده شد که افزایش عدد رینولدز محوری افت اتلاف هد را افزایش می‌دهد که نشان از میرا شدن گردابه‌ها توسط جریان محوری است.

Experimental investigation of head resistance reduction by air bubbles in turbulent CouetteTaylor flow

The effect of samll bubles injecting on the head resistance of the flow closed between coaxial cylinders (CouetteTaylor system) was experimentally investigated In this research,. The Pressure difference of flow between two certain point along axis cylinders was measured to determaine haed resistance. According to variations of rotary and axial Reynolds numbers, the made CouetteTaylor flow was fully turbulent and Taylor vortices appeared in the annulus gap. Water as working fluid and the air with room condition were used to produce small bubbles which were injented into anuulus gap at the bottom of system. Flow visualization technique is used to determine diameters and distribution of bubbles in flow. The preliminary results showed that the air bubbles can reduce the head resistance up to up to 60% in the best case. Head resistance is increased as the rotary Reynolds number is increased, a phenomenon which can be explained in terms of the accumulation of bubbles into Taylor vortex cores and enhancement of momentum transfer. However, in the small rotary Reynolds numbers, the reduced fluid density by air bubbles plays a major role in head resistance reduction. In this regime, it observed that incresing axial Reynolds number promotes head resistance reduction, which is due to damping vortices by axial flow.