НИИ механики МГУ Лаборатория экспериментальной гидродинамики
English

Технологии создания ламинарных струй

Затопленные струи и сдвиговые потоки часто встречаются в природе и различных технических приложениях, таких как перемешивание, горение, генерация звуковых возмущений и т.д. Турбулентные струи подробно изучаются множеством исследователей на протяжении нескольких десятилетий. Ламинарные струи, созданные экспериментально при обычных условиях, разрушаются в непосредственной близости от выхода из сопла, в силу чего они изучены гораздо менее подробно, нежели турбулентные.

В лаборатории экспериментальной гидродинамики ведутся исследования ламинарных свободных струй, ламинарно-турбулентного перехода и развития возмущений в струях.

Принципиальная схема течения соосных круглой и кольцевой струи


Структура спутных потоков и затягивание перехода к турбулентности в них исследовались в лаборатории под руководством А.А. Павельева. Создана установка, в которой соосные струи не смешиваются на расстоянии, большем 10 диаметров внутренней круглой струи. В контексте данной работы изучен метод формирования профиля скорости струй с низким уровнем турбулентности посредством хонейкомбов.

Устойчивое и неустойчивое течение соосных ламинарных струй (внутренняя струя подкрашена дымом)


Демонстрация несмешивающихся ламинарных круглой и кольцевой струй.


Исследования свободных затопленных струй ведутся в лаборатории группой под руководством А.И. Решмина. В ходе экспериментов разработан новый метод формирования струи с длинным ламинарным участком. Создано компактное устройство, формирующее свободную струю диаметром 0.12 м с ламинарным участком, равным 5.5 диаметрам струи. На видео представлена визуализация этого течения с помощью лазера и светоотражающих частиц. Важно, что длина формирующего устройства мала и не превышает двух диаметров струи.

Свободная струя с относительной длиной ламинарного участка L/D=5.5 (Re=9200) и 2 (Re=1750), засеянная частицами глицерина, подсвеченными лазерным ножом.


Ламинарная струя воздуха, визуализированная дымом, в лазерном ноже.


Исследование развития возмущений в ламинарной струе методом PIV.


Разработанная методика создания компактных формирующих устройств может применяться при проектировании установок для газодинамической защиты объектов, например, обеспечивающих локальные чистые зоны в медицине или промышленности. Ведётся исследование установки, формирующей локальную чистую зону диаметром 0.3 м, которая оснащена нагревателем, блоком префильтров и НЕРА-фильтром для очистки воздуха.

Опытные установки, работающие на основе разработанного в лаборатории метода, имеют положительные результаты эксплуатации в госпитале им. Бурденко МО, московской больнице № 36, Детском ожоговом центре (Москва), 7-й детской клинической больнице (Воронеж), на участках сборки спутниковой аппаратуры НИИ Радио, в зоне плазменной обработки монокристаллической поверхности в МИЭТ (Зеленоград).

Экспериментальная установка для исследования ламинарных струй диаметром 300 мм, оснащённая блоком подготовки воздуха, включающим HEPA-фильтр.


Последнее обновление: апрель 2023 г.