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Concept innovant d'échangeur/réacteur multifonctionnel par contrôle dynamique passif par générateurs de vorticité flexibles

机译：柔性旋涡发生器通过被动动态控制实现多功能交换器/反应堆的创新理念

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摘要

The aim of this study is to investigate the use of fluid-structure interaction (FSI) to improve heat transfer and mixing performances in multi-functional heat exchangers/reactors, and to evaluate configuration designs where the main target is to produce and maintain self-sustained oscillations of flexible vortex generators. At first, two dimensional laminar flow studies are numerically investigated. The results show that a minimum of three alternating flaps is needed to produce an instability that leads to large displacement oscillations. However, the introduction of two co-planar flaps upstream destabilizes the flow by creating periodic forces that act on the alternating downstream flaps. Hence, this results in artificially increasing the reduced velocity that will induce the alternating flaps to be in a lock-in state. Thus in this case, large displacement amplitudes are created with two alternating flaps only. The free flaps oscillations produce vortices of higher strength which have a positive impact on heat transfer and mixing. Secondly, a three dimensional HEV configuration with flexible trapezoidal vortex generators inclined with an angle of 45◦ with respect to the wall and reversed opposite to the flow direction is numerically investigated. Fast Fourier Transformation is applied on the temporal variation of the Proper Orthogonal Decomposition (POD) coefficientswhich displays a dominant peak in the flow and corresponds to the vortices periodic formation and detachment. This dominant frequency synchronizes well with the structural oscillation frequency and the fundamental frequency of the tabs reaching a lock-in state and leading to large oscillation amplitudes.
机译：这项研究的目的是研究使用流体-结构相互作用（FSI）来改善多功能换热器/反应器中的传热和混合性能，并评估配置设计，其主要目标是产生并保持自柔性涡流发生器的持续振荡。首先，对二维层流研究进行了数值研究。结果表明，至少需要三个交替的襟翼才能产生导致大位移振动的不稳定性。但是，在上游引入两个共面的襟翼会产生周期性的作用在交替的下游襟翼上的力，从而使流量不稳定。因此，这导致人为地增加降低的速度，该速度将导致交替的襟翼处于锁定状态。因此，在这种情况下，仅通过两个交替的襟翼就可产生较大的位移幅度。自由襟翼的振荡会产生较高强度的涡流，这会对传热和混合产生积极影响。其次，对三维HEV结构进行了研究，该结构具有柔性的梯形涡流发生器，该涡流发生器相对于壁倾斜45°，并且与流动方向相反。将快速傅立叶变换应用于适当的正交分解（POD）系数的时间变化，该系数在流动中显示一个主导峰，并对应于涡旋的周期性形成和分离。该主频率与结构振动频率和凸片的基频达到良好的同步，从而达到锁定状态并导致较大的振幅。

著录项

  • 作者

    Ali Samer;

  • 作者单位
  • 年度 2015
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  • 正文语种 en
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