Mahalo iā ʻoe no ka kipa ʻana iā Nature.com. ʻO ka polokalamu kele pūnaewele āu e hoʻohana nei he kākoʻo liʻiliʻi no CSS. No ka ʻike maikaʻi loa, paipai mākou e hoʻohana ʻoe i kahi polokalamu kele hou (a i ʻole e hoʻopau i ke ʻano hoʻohālikelike i Internet Explorer).
Ua hana ʻia nā hoʻokolohua ma kahi awāwa ʻāʻī i ālai ʻia e nā laina transverse o nā koʻokoʻo cylindrical inclined ʻehā. ʻO ke kaomi ma ka ʻili o ke koʻokoʻo waena a me ka hāʻule o ke kaomi ma kēlā ʻaoʻao o ke kahawai ua ana ʻia ma ka hoʻololi ʻana i ke koʻokoʻo inclination koʻokoʻo. kaomi ma nā wahi koʻikoʻi o ka ʻōnaehana i nā ʻano ʻano o ke koʻokoʻo. Ua ʻike ʻia ke kumu kūʻokoʻa e paʻa no ka hapa nui o nā helu Euler e hōʻike ana i ke kaomi ma nā wahi like ʻole, ʻo ia hoʻi, inā ʻaʻole dimension ka puʻe e hoʻohana ana i ka projection o ka wikiwiki inlet maʻamau i ke koʻokoʻo, kūʻokoʻa ka hoʻonohonoho ʻana i ke kihi dip.Hiki ke hoʻohana ʻia ka hopena semi-empirical correlation no Design hydraulics like.
Nui nā ʻenehana hoʻoili wela a me ka nui o nā modules, nā kahawai a i ʻole nā ​​​​cell e hele ai nā wai i loko o nā hale i loko o nā hale paʻakikī e like me nā lāʻau, buffers, inserts, etc. al simulations, a me ka mahuahua miniaturization o na lako.
ʻO ka mea maʻamau i loko o ka hale i hiki ke hoʻopaʻapaʻa ʻia nā koʻokoʻo cylindrical ma o nā modules, i hui pū ʻia a i hoʻokaʻawale ʻia. Ma nā mea hoʻololi wela, ʻano maʻamau kēia hoʻonohonoho ʻana ma ka ʻaoʻao o ka pūpū.Ua ʻike ʻo 5 i ka reattachment a me ka co-detachment flow states in a tandem configuration of rods. Liu et al.6 ua ana i ka hāʻule kaomi ma nā awāwa rectangular me nā puʻupuʻu paipu U-like i kūkulu ʻia me nā kihi ʻokoʻa inclination a calibrated i kahi kumu hoʻohālike helu simulating pūʻolo lāʻau me ka media porous.
E like me ka mea i manaʻo ʻia, aia kekahi mau mea hoʻonohonoho e pili ana i ka hana hydraulic o kahi panakō cylinder: ʻano o ka hoʻonohonoho ʻana (e laʻa, staggered a in-line), nā ana pili (eg, pitch, diameter, long), a me ke kihi inclination, a me nā mea ʻē aʻe.7 i kekahi kumu hoʻohālike porosity pono e hoʻohana ana i ka lōʻihi o ka pūnaewele e like me ka hoʻokolo ʻana, me ka hoʻohana ʻana i nā tandem a staggered arrays a me nā helu Reynolds ma waena o 103 a me 104. Ua aʻo ʻo Snarski8 i ke ʻano o ka mana spectrum, mai nā accelerometers a me nā hydrophones i hoʻopili ʻia i kahi cylinder i loko o kahi tunnel wai, ʻokoʻa me ke ʻano o ke kahawai et al.Ua aʻo ʻo 9 i ka hāʻawi ʻana i ke kaomi pā a puni kahi koʻokoʻo cylindrical i ka yaw airflow.Mityakov et al.10 ua hoʻolālā i ke kahua velocity ma hope o ka ʻauwaʻa ʻana me ka hoʻohana ʻana i ka stereo PIV.Alam et al.Ua alakaʻi ʻo 11 i kahi noiʻi piha o nā cylinders tandem, e kālele ana i nā hopena o ka helu Reynolds a me ka ratio geometric ma ka vortex shedding. Ua hiki iā lākou ke ʻike i ʻelima mau mokuʻāina, ʻo ia hoʻi ka laka ʻana, ka laka intermittent, ʻaʻohe laka, subharmonic locking a me ka shear layer reattachment states.
Ma keʻano laulā, manaʻo ʻia ka hana hydraulic o kahi cell unit i ka hoʻonohonoho ʻana a me ka geometry o ka hale i loko, i helu pinepine ʻia e nā hoʻoponopono empirical o nā ana hoʻokolohua kikoʻī. ʻO ka laʻana maʻamau ka hoʻohālikelike hoʻokuʻu no kahi pā orifice 15. I ka hihia kūikawā o nā koʻokoʻo inclined, inā i loko o ka hoʻopaʻa ʻia a i ʻole ka hāmama o ka kahe, kahi ʻano hoihoi i ʻōlelo pinepine ʻia i loko o ka palapala a hoʻohana ʻia e nā mea hoʻolālā ʻo ia ka nui hydraulic magnitude (eg, kaomi kaomi, ikaika, vortex shedding frequency, etc.) ) e hoʻopili ai.) ʻO ka dynamics kahe e alakaʻi mua ʻia e ka inflow maʻamau ʻāpana a ʻo ka hopena o ka ʻāpana axial i hoʻopili ʻia me ke axis cylinder he mea ʻole. a me ka ume awelika drag417.
Ma ka hana o keia manawa, ua hoikeia na hopena o ke ao ana i ke kaomi kūloko a me ke kaomi i loko o ke kahawai me ka laina transverse o eha inclined cylindrical kookoo. e loiloi i ka pono o ke kumu kūʻokoʻa. ʻO ka hope, ua hoʻokumu ʻia nā correlations semi-empirical dimensionless i hiki ke hoʻohana ʻia e hoʻolālā i nā mea hydraulic like.
ʻO ka hoʻonohonoho hoʻokolohua he ʻāpana hoʻāʻo ʻehā i loaʻa ke kahe o ka ea i hāʻawi ʻia e ka peʻahi axial. Aia ka ʻāpana hoʻāʻo i kahi ʻāpana ʻelua mau koʻokoʻo waena like a me ʻelua hapalua koʻokoʻo i hoʻokomo ʻia i loko o nā paia kahawai, e like me ia i hōʻike ʻia ma ka Fig. 1e, nā anawaena like āpau.
He ʻāpana Inlet (lōʻihi i mm). E hana i b me ka hoʻohana ʻana i Openscad 2021.01, openscad.org.Main pauku hōʻike (lōʻihi i mm). Hana ʻia me Openscad 2021.01, openscad.org c ʻO ka ʻike cross-sectional o ka ʻāpana hoʻāʻo nui (lōʻihi i ka mm). 021.01, ka ʻike pahū o ka ʻāpana hoʻāʻo o openscad.org e.Created me Openscad 2021.01, openscad.org.
Ua ho'āʻo ʻia ʻekolu pūʻulu koʻokoʻo o nā anawaena like ʻole. Hōʻike ʻia ka papa 1 i nā hiʻohiʻona geometrical o kēlā me kēia hihia. Kau ʻia nā koʻokoʻo ma luna o kahi protractor i hiki ke ʻokoʻa ko lākou kihi pili i ke kuhikuhi kahe ma waena o 90 ° a me 30 ° (Figure 1b a me 3).
Ua ana ʻia ke kahe o loko o ka ʻāpana hoʻāʻo e ka venturi calibrated, e like me ka hōʻike ʻana ma ke Kiʻi 2, a nānā ʻia me ka DP Cell Honeywell SCX. ʻO ka mahana wai ma ka puka o ka ʻāpana hoʻāʻo ua ana ʻia me kahi thermometer PT100 a hoʻomalu ʻia ma 45±1 ° C. ma kahi o 4 hydraulic diameters i hoʻohana ʻia ma waena o ka pale hope a me ke koʻokoʻo, a ʻo ka lōʻihi o ka puka he 11 hydraulic diameters.
Hoʻohana ʻia ke kiʻikuhi schematic o ka paipu Venturi e ana i ka wikiwiki o ke kahe o loko (lōʻihi i millimeters). Hana ʻia me Openscad 2021.01, openscad.org.
E nānā i ke kaomi ma luna o kekahi o nā maka o ke koʻokoʻo waena ma o ka 0.5 mm kaomi kaomi ma ka waena waena o ka ʻāpana hoʻāʻo. ʻO ke anawaena o ka paipu e pili ana i ka 5° angular span;No laila, ʻo ka pololei o ka angular ma kahi o 2 °. Hiki ke hoʻololi ʻia ke koʻokoʻo i nānā ʻia e pili ana i kona axis, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka Figure 3. ʻO ka ʻokoʻa ma waena o ke kaomi ʻili o ke koʻokoʻo a me ke kaomi ma ka puka komo o ka pauku hoʻāʻo ua ana ʻia me ka ʻokoʻa DP Cell Honeywell SCX series. Ua ana ʻia kēia ʻokoʻa kaomi no kēlā me kēia hoʻonohonoho bar, ʻokoʻa ka wikiwiki o ke kahe, ka ʻoki azimuth \(azimuth angle) \(azimuth angle) \\
Hōʻike ʻia nā paia ala i ka hina. E kahe ana ke kahe mai ka hema a i ka ʻākau a ua ālai ʻia e ke koʻokoʻo.
ʻO ke kumu o ka hoʻokolohua, ʻo ia ke ana a wehewehe i ka hāʻule kaomi ma waena o nā puka komo a me ke kaomi ma ka ʻili o ke koʻokoʻo waena, \(\theta\) a me \(\alpha\) no nā azimuth a me nā dips like ʻole.
kahi \(\rho \) ka nui o ka wai, \({u}_{i}\) ka mean inlet velocity, \({p}_{i}\) ke kaomi inlet, a me \({p }_{ w}\) ke kaomi ma kekahi kiko ma ka paia o ke kookoo. Helu Reynolds, \(Re\equiv {u}_{i}H/\nu \) (ma kahi o \(H\) ke kiekie o ke kahawai, a o \(\nu \) ka viscosity kinematic) ma waena o 40,000 a me 67,000. ʻO ke koʻokoʻo helu Reynolds (\(Re\equiv {u}_{i}d/\nu ka nui mai ka 6)0 0 mai ka 6000 mai ka 67,000. ʻo ka hoʻokaʻawale maʻamau pili o nā hōʻailona i hoʻopaʻa ʻia ma ka venturi he 5% ma ka awelika.
Hōʻike ke kiʻi 4 i ka pilina o \({Eu}_{w}\) me ka huina azimuth \(\theta \), i hoʻohālikelike ʻia e nā kihi ʻekolu, \(\ alpha \) = 30°, 50° a me 70° . Ua māhele ʻia nā ana i ʻekolu kiʻi e like me ke anawaena o ke koʻokoʻo. Hiki ke ʻike ʻia i loko o ka helu kūʻokoʻa o ke kahe hoʻokolohua. θ hahai i ke au maʻamau o ke kaomi paia a puni ke anapuni o ka obstacle poepoe. Ma ke kahe ana i na kihi, ie, θ mai 0 a 90 °, ke koʻokoʻo pā kaomi emi iho, a hiki i ka liʻiliʻi loa ma 90°, e pili ana i ke āpau ma waena o nā koʻokoʻo kahi i oi aku ka wikiwiki ma muli o ka kahe ana o ka palena o ka wahi. ʻaʻahu ma muli o ka hoʻokaʻawale ʻana o ka papa palena hope o ka paia o ke koʻokoʻo.
ʻO ka hoʻololi ʻana o ka helu Euler o ka pā a puni ke koʻokoʻo no nā kihi ʻokoʻa inclination a me nā anawaena koʻokoʻo. Hana ʻia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Ma lalo iho nei, hoʻopili mākou i nā hopena ma muli o ka manaʻo e hiki ke koho ʻia nā helu Euler e nā ʻāpana geometric wale nō, ʻo ia hoʻi ka lōʻihi o ka hiʻona \(d/g\) a me \(d/H\) (kahi o \(H\) ke kiʻekiʻe o ke kahawai) a me ke ʻano \(\ alpha \). axis rod, \({u}_{n}={u}_{i}\mathrm {sin} \alpha \) .Ua kapa ʻia kēia i kekahi manawa ʻo ke kumu o ke kūʻokoʻa.
E noʻonoʻo kākou i ke kaomi i ana ʻia ma ke alo o ka ʻili koʻokoʻo waena, ʻo ia hoʻi, θ = 0. E like me ka hoʻohālikelike a Bernoulli, ua māʻona ke kaomi ma kēia kūlana\({p}_{o}\):
kahi \({u}_{o}\) ka wikiwiki o ka wai ma kahi kokoke i ka paia koʻokoʻo ma θ = 0, a ke manaʻo nei mākou i nā poho liʻiliʻi hiki ʻole ke hoʻohuli ʻia. Ua kokoke ka {Eu}_{w}\) akā ʻaʻole like me kēia waiwai, ʻoi aku ka nui o nā kihi luʻu. e mele i ka velocity ma luna. Me ka manao o ka nui o ka deflection maluna ae, oia ke kuhi ana o ka velocity inlet ma ke kumu (oia hoi \({u}_{i}\mathrm{cos}\alpha \)), o ka hopena helu Euler like:
Hoʻohālikelike ka Figure 5 i nā hoohalike.(3) Hōʻike ia i ka ʻaelike maikaʻi me ka ʻikepili hoʻokolohua e pili ana. ʻO ka mean deviation he 25%, a ʻo ka pae hilinaʻi ʻo 95%. {p}_{e}\), E hahai ana no hoi i ke au e like me \({\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) .Ma na hihia elua, aka nae, pili ka coefficient i ke anawaena o ke kookoo, he mea kupono ia no ka mea, ua hoomaopopo ka hope i ka wahi i keakea. Ua like keia hiohiona me ke kaomi iho o ka orifice, kahi i hoemiia ai ke kahawai kahe ma keia mahele o ke kookoo. .Ma keia hihia, ua emi nui ke kaomi ma ka throttling a me ka hapa o ka ho'ōla 'ana i kona ho'onui 'ana i hope. Noonoo 'ana i ka palena ma ke 'ano he blockage perpendicular i ke kookoo axis, hiki ke kākau 'ia ke kaomi iho ma waena o ka mua a me ka hope o ke kookoo e like me 18:
kahi o ka \({c}_{d}\) he huina kauo e wehewehe ana i ka ho'iho'i 'ana i ka pumi hapa ma waena o θ = 90° a me θ = 180°, a 'o \({A}_{m}\) a me \ ({A}_{f}\) ka palena ha'aha'a ka'awale ka'awale no kēlā me kēia 'āpana lō'ihi e kū pono ana i ke ko'oko'o, a 'o kona pilina me ke ko'oko'o (}_f}='ākau, a o kona pilina me ke ko'oko'o (}_f}='ākau. )/g\). ʻO nā helu Euler e pili ana:
Helu Wall Euler ma \(\theta =0\) ma ke ano he hana o ka dip. Ua pili keia kaha me ka hoohalike.(3).I hanaia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Hoʻololi ʻia ka helu Wall Euler, ma \(\theta =18{0}^{o}\) (hōʻailona piha) a puka aku (hōʻailona nele) me ka ʻū.
Hōʻike ke kiʻi 7 i ka hilinaʻi o \({Eu}_{0-180}/{\mathrm{sin}}^{2}\alpha \) ma \(d/g\), e hōʻike ana i ke kūlike maikaʻi loa.(5). ʻO ka helu kauō i loaʻa ʻo \({c}_{d}=1.28\pm 0.02like o \) hōʻike ʻia ka huina hilinaʻi like ʻole ma waena o 7. a me ka puka o ka pauku ho'āʻo e hahai ana i ke ano like, aka, me na coefficients like ole e noonoo ana i ka ho'iho'i hou 'ana i ke kaomi ma ke kua o ka hakahaka ma waena o ka pahu a me ka puka o ke kahawai. 'O ka helu kauo pili 'o \({c}_{d}=1.00\pm 0.05\) me ka pae hilina'i o 67%.
Ua pili ka helu kauo i ka \(d/g\) kaomi kaomi ma mua a ma hope o ke kookoo\(\ hema ({Eu}_{0-180}\akau)\) a me ka huina hoemi kaomi ma waena o ke kahawai inlet a me ka puka.
Pono ke kaomi liʻiliʻi \({p}_{90}\) ma ka ʻili o ke koʻokoʻo ma θ = 90°. E like me ka hoʻohālikelike a Bernoulli, ma ka laina o kēia manawa ma waena o nā kaola, ʻo ke kaomi ma ke kikowaena\({p}_{g}\) a me ka wikiwiki\({u}_{g}\) ma ke kiko waena o nā ʻāpana i pili i nā kumu:
Hiki ke pili ke kaomi \({p}_{g}\) i ke kaomi ʻili o ke koʻokoʻo ma θ = 90° ma ka hoʻohui ʻana i ka puʻunaue puʻe ma luna o ka āwaha e hoʻokaʻawale ana i ke koʻokoʻo waena ma waena o ka ʻaoʻao waena a me ka pā (e nānā i ke Kiʻi 8).Hāʻawi ke koena o ka mana i 19:
kahi \(y\) ka huikau maʻamau i ka ʻili o ke koʻokoʻo mai ke kiko waena o ka āwāwa ma waena o nā koʻokoʻo waena, a ʻo \(K\) ka curvature o ke kaha o kēia manawa ma ke kūlana \(y\). t ka paia o ke kookoo, ua hooholoia ka curvature e ka pauku ellipse o ke kookoo ma ka huina \(\alpha \), ie \(K\left(g/2\right)=\left(2/d\right){\ mathrm{sin} }^{2}\alpha \) (e nana i ke Kii 8). Hāʻawi ʻia e \(y\) e:
Hōʻike ʻia ka ʻaoʻao cross-sectional, mua (hema) a ma luna (lalo). Hana ʻia me Microsoft Word 2019,
Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ma ka mālama ʻana i ka nuipaʻa, pili ka wikiwiki awelika i ka mokulele e kū pono ana i ke kahe ʻana ma kahi ana ʻana \(\langle {u}_{g}\rangle \) pili i ka wikiwiki komo:
kahi o \({A}_{i}\) ka wahi kahe kea ma ke kahawai a me \({A}_{g}\) ka wahi kahe kea ma kahi ana (e nana i ke kii 8) e :
E hoʻomanaʻo, ʻaʻole like ka \({u}_{g}\) me \(\langle {u}_{g}\rangle \). ʻOiaʻiʻo, hōʻike ka Helu 9 i ka ratio māmā \({u}_{g}/\langle {u}_{g}\rangle \), i helu ʻia e ka hoohalike.(10)–(14), i kuhi ʻia e like me ka ratio \(d/g). polynomial papa lua:
ʻO ka lakio o ka ʻoi loa\({u}_{g}\) a me ka awelika\(\langle {u}_{g}\rangle \) nā velocities o ka ʻaoʻao keʻa waena o ke kahawai\(.\) ʻO nā ʻōkuhi paʻa a me nā pōʻaiapili e pili ana i nā hoohalike.(5) a me ka laulā hoʻololi o nā coefficients pili\(\pm 25\%\).
Hoʻohālikelike ka helu 10 i ka \({Eu}_{90}\) me nā hopena hoʻokolohua o ka hoohalike.(16).
ʻO ka helu Wall Euler ma \(\theta ={90}^{o}\).Kulike kēia ʻōpuni i ka hoohalike.(16). Hana ʻia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Hiki ke helu ʻia ka ikaika ʻupena \({f}_{n}\) ma ke koʻokoʻo waena e kū pono ana i kona axis ma ka hoʻohui ʻana i ke kaomi ma ka ʻili o ke koʻokoʻo penei:
ʻo ka helu helu mua ka lōʻihi o ke koʻokoʻo i loko o ke kahawai, a ua hana ʻia ka hoʻohui ʻana ma waena o 0 a me 2π.
Pono ke kuhi o \({f}_{n}\) i ke ala o ke kahe wai e like me ke kaomi ma waena o ka puka komo a me ka puka o ke kahawai, ke ʻole ke kulike me ke koʻokoʻo a ʻoi aku ka liʻiliʻi ma muli o ka hoʻomohala ʻole ʻana o ka pauku hope ʻAʻole kaulike ka neʻe o ka manawa.No laila,
Hōʻike ka Figure 11 i ka pakuhi o nā hoohalike. (20) hōʻike i ka ʻaelike maikaʻi no nā kūlana hoʻokolohua a pau. Akā naʻe, aia he 8% ʻokoʻa ma ka ʻākau, hiki ke hoʻopili ʻia a hoʻohana ʻia ma ke ʻano he kuhi no ka ʻokoʻa o ka manawa ma waena o ke kahawai inlet a me waho.
Kaulike mana kanal. Ua pili ka laina me ka hoohalike.(20). He 0.97 ka huina hoopili Pearson. Hanaia me Gnuplot 5.4, www.gnuplot.info.
Hoʻololi ʻia ke ʻano inclination o ke koʻokoʻo, ʻo ke kaomi ʻana ma ka paia ʻili o ke koʻokoʻo a me ka hāʻule ʻana o ke kaomi ma ke kahawai me nā laina transverse o nā koʻokoʻo cylindrical inclined ʻehā i ana ʻia. mua a me ka liʻiliʻi ma ka ʻaoʻao ʻaoʻao ma waena o nā lāʻau, e hoʻihoʻi hou ana ma ka ʻaoʻao hope ma muli o ke kaʻawale ʻana o ka papa palena.
Hoʻopili ʻia nā ʻikepili hoʻokolohua me ka hoʻohana ʻana i ka noʻonoʻo mālama ʻana i ka manawa a me nā loiloi semi-empirical e ʻike i nā helu invariant dimensionless e pili ana i nā helu Euler i nā ana hiʻona o nā kahawai a me nā lāʻau.
ʻIke ʻia ke kumu kūʻokoʻa e paʻa no ka hapa nui o nā helu Euler e hōʻike ana i ke kaomi ma nā wahi like ʻole, ʻo ia hoʻi, inā ʻaʻohe dimension o ke kaomi me ka hoʻohana ʻana i ka projection o ka velocity inlet maʻamau i ke koʻokoʻo, kūʻokoʻa ka hoʻonohonoho ʻana i ke kihi dip.Eia kekahi, pili ka hiʻona i ka nuipa a me ka manawa o ke kahe ʻO nā hoʻohālikelike hoʻomalu e kūlike a kākoʻo i ke kumu empirical ma luna. ʻO ke kaomi ʻili o ke koʻokoʻo ma ke ākea ma waena o nā koʻokoʻo e haʻalele iki mai kēia kumu. 24.
ʻO kahi hopena hoihoi loa mai ka nānā ʻana i ka hāʻule kaomi ma waena o ka puka komo a me ka puka o ka ʻāpana hoʻāʻo.
E nānā i ka nui \(\left(d/g+2\right)d/g\) i loko o ka denominator o ka hoohalike.(23) ka nui o ka pale ma ka hoohalike.(4), a i ole ia, hiki ke helu ia me ka palena palena iki a me ka noa e ku pono ana i ke kookoo, \({A}_{m}\) a me ka \}\'ōlelo i ka huina o ka huina o ka Rey. ʻO ka haʻawina o kēia manawa (40,000-67,000 no nā kahawai a me 2500-6500 no nā lāʻau).
ʻO Ruck, S., Köhler, S., Schlindwein, G., a me Arbeiter, F. Hoʻololi wela a me nā ana hoʻohaʻahaʻa kaomi i loko o kahi awāwa i hoʻopaʻa ʻia e nā iwi ʻaoʻao like ʻole ma ka paia.expert.Heat Transfer 31, 334–354 (2017).
Wu, L., Arenas, L., Graves, J., a me Walsh, F. Flow cell characterization: kahe hiʻona, puʻe hāʻule, a me ka lehulehu lawe i loko o elua-dimensional electrodes i rectangular channels.J.Electrochemistry.Socialist Party.167, 043505 (2020).
Liu, S., Dou, X., Zeng, Q. & Liu, J. Nā palena nui o ka hopena Jamin i loko o nā capillaries me nā ʻāpana keʻa paʻa.J.Gasoline.science.Britain.196, 107635 (2021).