Improvement of air distribution in a room with swirled air jets

Abstract

У роботі досліджено процеси загасання швидкості в ізотермічному вільному закрученому струмені з метою удосконалення методів керування аеродинамічними характеристиками потоків. Метою є інтенсифікація загасання швидкості у поданому повітрі ізотермічного вільного закрученого струменя, визначення коефіцієнта загасання та аналіз осьових швидкостей за допомогою побудови їх профілів у поперечних перерізах. Для спрощення розрахунків введено коефіцієнт загасання швидкості “m”. Визначено коефіцієнт загасання, проаналізовано розподіл осьових швидкостей, а також побудовано їх графіки. Виконано аналіз розподілу осьових швидкостей повітря. Запропоновано раціональний метод визначення відносного показника швидкості. Для описання взаємозв’язку між гравітаційними та інерційними силами вибрано критерій Архімеда, а для описання профілю швидкості запропоновано математичну модель Шліхтінга. Отримані результати подано у вигляді графічних залежностей, а також аналітичних рівнянь із введенням коригувальних коефіцієнтів. Здійснено порівняння експериментальних даних із теоретичними моделями. Досліджено особливості турбулентних структур, що формуються під час загасання. Розглянуто можливості регулювання динаміки струменя зміною вхідних параметрів. Порівняння експериментальних результатів із теоретичними моделями підтвердило їхню узгодженість, що свідчить про достовірність отриманих даних і їхній потенціал для застосування у технічних та промислових процесах. Результати показали задовільну відповідність експериментальних даних теоретичним розрахункам. Їх можна використовувати для оптимізації процесів у різних технічних і промислових сферах, зокрема у вентиляційних системах, газодинамічних установках та енергетичних комплексах.

The study examines the velocity decay processes in an isothermal free swirled air jet to improve methods for controlling the aerodynamic characteristics of air flows. The objective is to intensify the velocity decay in the supply air of an isothermal free swirling jet, determine the decay coefficient, and analyze axial velocities by constructing their profiles in cross-sections. To simplify calculations, the velocity decay coefficient “m” is introduced. The decay coefficient is determined, an analysis of axial velocity distribution is conducted, and corresponding graphs are constructed. A comparison of experimental data with theoretical models is performed. The features of turbulent structures formed during the decay process are investigated. The possibilities of regulating jet dynamics by modifying input parameters are considered. The obtained results can be used to optimize processes in various technical and industrial applications, including ventilation systems, gas dynamic installations, and energy complexes.