Воздушные вихри, которые греют и охлаждают: не открытые эффекты в вихревой динамике
Привет всем!
Сегодня расскажу о необычной идее в вихревой динамике. Представляете, два "воздушных бублика" крутятся в воздухе в противоположных направлениях и трутся друг о друга, один при этом, нагревается, другой охлаждается, и всё это в открытом пространстве! Назвали это эффектом открытого вихревого терморазделения.
Погнали разбираться, что это за зверь!
Что за такое?
Вы наверняка слышали про трубку Ранка-Хилша — штуку, где сжатый воздух закручивается в цилиндре, и на выходе получаются горячий и холодный потоки. Но есть загвоздка: для этого нужны стенки, сопла и замкнутая камера. А что, если убрать все эти ограничения и сделать то же самое прямо в открытом воздухе? Вот это и есть наша новая идея!
Мы создали два вихревых "бублика", которые крутятся в противоположных направлениях, как два танцующих партнёра и трутся друг о друге. Один становится горячим, другой — холодным, и при этом они ещё создают силу, которая может двигать платформу, как у реактивного двигателя. И всё это без стенок, просто в воздухе!
Как это работает?
Представьте, что вы крутите два пропеллера, но не просто так, а с хитринкой: они создают в воздухе два кольца-вихря, которые "держат" друг друга. Эти вихри — как два энергетических брата: один нагревается , другой охлаждается, и вместе они создают устойчивую систему. А ещё, если правильно настроить их вращение и установит угол атаки лопастей - появляется сила, которая толкает установку .
Для сравнения: в трубке Ранка воздух крутится внутри жёсткой трубы, а у нас — в свободном пространстве. Это как если бы вы взяли смерч, разобрали его на части и заставили работать на вас.
Как мы это сделали?
Мы собрали установку, которая выглядит примерно так.
- Дрель — наш главный "двигатель".
- Два редуктора, чтобы настроить скорость вращения винтов.
- Два винта диаметром 220 мм, расположенные на расстоянии 200 мм друг от друга, с углом атаки 20 градусов.
- Никаких труб, кожухов или стенок — всё открыто!
Мы запустили винты, и вот что получилось:
1. Воздух закрутился в два тороидальных вихря .
2. Один вихрь стал горячим, другой — холодным (разница температур до 4°C!).
3. Платформа начала двигаться вперёд или назад в зависимости от направления вращения.
Что мы увидели?
Когда винты крутятся в режиме потока воздуха "от центра наружу", в воздухе появляются два устойчивых вихревых кольца. Они:
- Вращаются в противоположных направлениях.
- Создают зоны с разной температурой: одно кольцо нагревается, другое охлаждается.
- "Держатся" друг за друга без внешней поддержки.
А ещё мы предположили для следующего эксперимента, что если винты вращаются в трёх плоскостях (как в сложном танце), вихри должны становиться ещё круче — их структура должна напоминать канат, свитый из нескольких воздушных жгутов.
Чем это лучше трубки Ранка?
Классическая трубка Ранка работает только в замкнутом пространстве, а наш эффект — в открытом воздухе. Это открывает кучу возможностей:
- Нагрев и охлаждение больших объёмов воздуха или воды (следующие эксперименты) без теплообменников.
- Вихревые двигатели!
- Фильтрация и очистка газов и жидкостей.
- Перемешивание веществ для промышленности.
- Биомиметика: можно создать дроны, которые машут крыльями, как птицы.
Что дальше?
Мы уже достигли разницы температур в 4°C между вихрями, и это круче, чем у многих трубок Ранка, если сравнивать размеры создаваемых вихревых потоков и их скоростные характеристики. Следующий шаг — добавить "обратную связь", чтобы вихри усиливали друг друга, как в двойном диффузоре. А ещё мы хотим проверить, как это работает в воде — должно получится ещё круче?
Итог:
Открытый вихревой терморазделитель — это новый взгляд на вихревую динамику, где воздушные "бублики" греют, охлаждают и даже создают тягу прямо в открытом пространстве. Это пока просто эксперимента, а завтра??? к новым технологиям: от вихревых двигателей до систем охлаждения и фильтрации.