Generování a tlumení turbulence pomocí drátěných mříží

Abstract

Turbulentné prúdenie zohráva významnú úlohu v mnohých technických aplikáciách, ako sú prenos tepla, spaľovanie, ventilácia či aerodynamika. Z tohto dôvodu je riade-nie intenzity turbulencie dôležitým aspektom pri návrhu rôznych systémov. Táto dip-lomová práca sa zameriava na experimentálne skúmanie generovania a tlmenia turbu-lencie pomocou drôtených mreží s odlišnou geometriou. Súčasťou práce je rešerš dostupnej literatúry z oblasti mriežkovej turbulencie, jej charakteristík a metód merania. Hlavným cieľom bolo navrhnúť a realizovať experimentálnu meraciu trať, ktorá umožňuje analyzovať vývoj intenzity turbulencie v oblasti za mriežkami. Merania boli realizované na dvoch typoch mriežok, ktoré sa líšili svojou geometriou. Jedna z nich mala pravidelnú štruktúru a druhá bola usporiadaná nepravidelne. Na meranie bol použitý systém termoanemometrie s konštantnou teplotou (CTA). Mera-nia prebiehali v rôznych vzdialenostiach po smere prúdenia a boli zamerané na určenie intenzity turbulencie a jej priestorového rozloženia. Výsledky preukázali, že geometria mriežky výrazne ovplyvňuje charakter turbulentné-ho poľa. Pravidelná mriežka spôsobila nárast intenzity fluktuácií, zatiaľ čo nepravidel-ná mala tlmiaci účinok a prispela k vytvoreniu homogénnejšieho prúdenia. Na základe experimentálnych pozorovaní možno konštatovať, že vhodná voľba typu mriežky umožňuje cielene ovplyvňovať vývoj turbulencie v potrubných alebo aerodynamických aplikáciách. Teoretický výpočet intenzity turbulencie sa vo všeobecnosti zhodoval s experimentálnymi meraniami najmä vo väčšej vzdialenosti za mriežkou, kde bola odchýlka minimálna. V tesnej blízkosti mriežky bola síce absolút-na zhoda slabšia, avšak výpočty kopírovali rovnaký trend vývoja. Práca môže slúžiť ako podklad pre návrh pasívnych prvkov na riadenie prúdenia vo veterných tuneloch, chladiacich systémoch alebo iných technických zariadeniach.

Turbulent flow plays a significant role in many technical applications, such as heat transfer, combustion, ventilation, and aerodynamics. For this reason, controlling turbulence intensity is an important aspect in the design of various systems. This diploma thesis focuses on the experimental investigation of turbulence generation and attenuation using wire meshes with different geometries. The thesis includes a literature review on grid-generated turbulence, its characteristics, and measurement methods. The main objective was to design and construct an experimental test section capable of analyzing the development of turbulence intensity in the region downstream of the meshes. Measurements were carried out using two types of meshes that differed in geometry. One had a regular structure, while the other was arranged irregularly. Constant Temperature Anemometry (CTA) was used as the measurement technique. Measurements were conducted at various distances along the flow direction and focused on determining turbulence intensity and its spatial distribution. The results showed that the geometry of the mesh has a significant impact on the character of the turbulent field. The regular mesh led to an increase in fluctuation intensity, whereas the irregular mesh exhibited a damping effect and contributed to a more homogeneous flow. Based on experimental observations, it can be concluded that the appropriate choice of mesh type enables targeted control of turbulence development in pipeline or aerodynamic applications. The work may serve as a basis for designing passive flow control elements in wind tunnels, cooling systems, or other technical devices.