WYBRANE ZAGADNIENIA Z MECHANIKI PŁYNÓW WIRUJĄCYCH

W niniejszej pracy analizowany jest proces przejścia laminarno-turbulentnego w przepływach zdominowanych przez siłę odśrodkową i siłę Coriolisa. Celem monografii jest również dostarczenie opisu zjawisk zachodzących w wybranych przepływach płynu wirującego ze szczególnym naciskiem na proces przejścia od przepływu laminarnego do turbulentnego i na wymianę ciepła w tych procesach. Podane tu wiadomości będą przydatne dla młodych pracowników nauki posiadających podstawową znajomość mechaniki płynów i metod numerycznych. Praca składa się z ośmiu rozdziałów i podsumowania. W rozdziale 1 przedstawiono skrótowo struktury występujące na różnych etapach trzech najczęściej obserwowanych scenariuszy przejścia laminarno-turbulentnego. Analizowane są między innymi struktury występujące wtedy, gdy przepływ zdominowany jest przez wiry spiralne, typowe dla bardzo silnie trójwymiarowych warstw przyściennych, przez fale Tollmiena-Schlichtinga, typowe dla przepływów dwuwymiarowych, oraz przez wiry Görtlera, występujące na powierzchniach wklęsłych. Rozdział 2 zawiera równania opisujące przepływ i wymianę ciepła (zapisane głównie w układzie cylindrycznym ze względu na charakter omawianych zastosowań) oraz podstawowe informacje z teorii warstwy przyściennej. W rozdziale 3 przedstawiono podstawy liniowej teorii niestabilności oraz zagadnienie niestabilności absolutnej i globalnej. Rozdział 4 poświęcony jest podstawowym wielkościom charakteryzującym przepływy turbulentne oraz metodom numerycznym stosowanym do badania zarówno przejścia laminarno-turbulentnego, jak i ruchu w pełni turbulentnego, to znaczy DNS, LES i RANS. W rozdziałach 5, 6, 7 i 8 omówiono wybrane przykłady przepływów zdominowanych przez siłę odśrodkową i siłę Coriolisa. W rozdziale 5 przedstawiono analizę procesów niestabilnościowych występujących przy opływie pojedynczego wirującego dysku. W rozdziałach 6, 7 i 8 omówiono teoretyczne i numeryczne rozwiązania równań Naviera-Stokesa oraz wyniki eksperymentalnych badań zjawisk termodynamiczno-przepływowych zachodzących między dwoma dyskami wirującymi w różnych konfiguracjach.