بررسي عددي جدايش انرژي در ورتكس تيوب فشار پايين تحت زواياي محوري مختلف نازل‌هاي تزريق

Numerical investigation of energy separation in a low pressure vortex tube under different axial angles of injection nozzles

در اين مقاله، تاثير زاويه محوري نازل‌هاي تزريق بر ساختار جريان در يك ورتكس تيوب فشار پايين با استفاده از تكنيك ديناميك سيالات محاسباتي، بررسي شده است. نتايج عددي براي جريان‌هاي آشفته و تراكم‌پذير با استفاده از مدل توربولانس استانداردk-? به دست آمده‌اند. ابعاد ورتكس تيوب‌هاي مدل‌شده براي تمام مدل‌ها يكسان بوده و عملكرد دستگاه تحت 6 زاويه محوري مختلف براي نازل‌ها بررسي مي‌شود. رسيدن به حداقل دماي ممكن در خروجي سرد هدف اصلي اين تحقيق عددي است. بررسي ما نشان مي‌دهد كه استفاده از اين نوع نازل، جدايش انرژي و ويژگي‌هاي جريان را تغيير مي‌دهد. با در نظر گرفتن فشار كل جريان سرد پارامتر جديدي با عنوان ? تعريف شد و نتايج حاكي از اين است كه تغيير پارامتر ? مي‌تواند به‌طور مستقيم دماي خروجي سرد را تحت تاثير قرار دهد. در نهايت برخي از نتايج حاصل از كار عددي با نتايج تجربي مقايسه شده‌اند كه تطابق قابل قبولي بين آنها وجود دارد.

In this article, effect of axial angle of injection nozzles on the flow field structure in a Low-Pressure vortex tube has been investigated by computational fluid dynamics (CFD) techniques. Numerical results of compressible and turbulent flows are derived by using the standard k-? turbulence model. The dimensions of studied vortex tubes are kept the same for all models and the performance of machine is studied under 6 different axial angles (B) of nozzles. Achieving to a minimum cold exit temperature is the main goal of this numerical research. Our investigation shows that utilizing this kind of nozzle changes the energy separation and flow characteristic. Considering total pressure of cold flow, a new parameter, ? is defined and results shows that changing the amount of ? can affect the cold exit temperature directly. Finally, some results of the CFD models are validated by the available experimental data which show reasonable agreement.