Improvement of energy efficiency of air distribution in a room using swirled air jets

Abstract

Досліджено аеродинамічні характеристики та ефективність закручених повітряних струменів, що за- стосовують у сучасних системах вентиляції. Проаналізовано особливості затухання осьової швидкості та надлишкової температури в неізотермічних закручених потоках з урахуванням як теоретичних моделей, так і експериментальних даних. Оцінено вплив обертального руху на інтенсивність турбулентності, ефективність перемішування та рівномірність розподілу повітря. Результати підтверджують, що закручені струмені забезпечують краще перемішування повітря та ефективніше зменшують градієнти швидкості й температури порівняно з традиційними прямолінійними струменями. Запроваджено ключові безрозмірні параметри, такі як коефіцієнти затухання швидкості й температури, що спрощують розрахунки. Детально розглянуто профілі швидкості та температури в поперечному перерізі струменя. Отримані результати свідчать про те, що закручені струмені забезпечують покращене керування повітророзподілом у приміщеннях, мінімізують протяги та сприяють стабільному тепловому комфорту. Отримані висновки підтверджують доцільність використання систем подачі повітря із закрученими струменями у замкнених та енергочутливих просторах.

This article investigates the aerodynamic behavior and efficiency of swirled air jets used in modern ventilation systems. The influence of rotational motion on turbulence intensity, mixing efficiency, and air distribution uniformity is assessed. Results confirm that swirled jets enhance air mixing and reduce axial velocity and temperature gradients more effectively than traditional non-swirled jets. Key dimensionless parameters, such as velocity and temperature attenuation coefficients, are introduced to simplify calculations. Velocity and temperature profiles across the jet crosssection are examined in detail. The findings demonstrate that swirled jets provide improved control of indoor air distribution, minimize drafts, and help maintain stable thermal comfort. These insights support the implementation of swirl-based air supply solutions in confined and energy-sensitive environments.