О принципах создания вихрей Бенара

Пару дней сдавал экзамен на пожарника (провалялся в постели с температурой: на Алтае весь май холодный, вот где-то и просквозило).

В одном из предыдущих постов я наколбасил. Исправляю.

Вихрь Тейлора особо не интересен. Может он катиться только по прямой (т.е. он тупо прямолинеен). Изменение направления его движения сопровождается уменьшением его энергии. Вихрь Бенара более интересен. Он не только способен катиться на боку. Но он может и стрелять из-за угла (изменяя направление своего движения). В зависимости от условий он может и сжаться и вытянуться по оси. Поэтому наибольший интерес представляют методы его получения.

Стационарный вихрь Бенара можно получить в объёме.

​

При этом площадь входа в трубку в 1,618 раз больше площади выхода из неё. Естественно, что диаметр и длина трубы также играют роль. Максимальной энергии вихря Бенара соответствует их оптимальные значения. Но стационарный вихрь Бенара можно получить и в более простой конструкции гидродинамического излучателя (<a class="postlink" href="http://www.ogbus.ru/authors/Nevolin/Nevolin_1.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;">http://www.ogbus.ru/authors/Nevolin/Nevolin_1.pdf</a>).

​

В этой конструкции сопло отсутствует. Но в тангенциальные входы поступает та же среда, в которую производится и её выход. Конструкция используется в нефтедобыче. Поэтому средой являются достаточно вязкие и упругие суспензии. Тангенциальные входы формируют вращение среды в объёме. Но нас интересуют только условия на поверхности. На поверхности формируется трение скольжения. К тому же на выходе появляется давление, направленное внутрь конструкции. Т.к. среда вращается, то мы должны применять к ней правило прецессии. Наружное давление действует в направлении оси конструкции. И по правилу прецессии должна появляться противодействующая сила тангенциального направления. Но закон сохранения момента количества движения ещё никто не отменял. Поэтому в центральной части конструкции должно появиться вращение с направлением противоположным направлению вращения, создаваемому тангенциальными входами. Т.е. в конструкции создаётся вихрь Бенара. Поэтому на мой взгляд в рисунке имеются пара неточностей. Площадь сечения центрального потока должна быть меньше площади сечения периферийного потока. И направления вращения центрального и периферийного потоков должны быть противоположными друг другу.
Теперь можно рассмотреть и прототип двигателя Клема.

​

В асфальтовом насосе подвижный ротор со спиральными канавками вращался относительно неподвижного корпуса. Т.е. среда в канавках скользила по корпусу. Гениальный Тесла провёл эксперименты с пращой и выяснил, что камень из пращи приобретает то же направление вращения, в котором вращается и верёвка. Т.е. вращение конуса заставляет и среду вращаться в том же направлении. И среда в спиральных канавках приобретает вращение. Но среда в канавках скользит по неподвижному корпусу, что и формирует противодавление. Следовательно, среда попадает в условия предыдущего рисунка. И в спиральных канавках формируются вихри Бенара.

И в трубке Ранка, и в гидродинамическом излучателе внешний поток вихря Бенара приобретает то же направление вращения, которое создаётся конструкцией. А в конструкции асфальтового насоса создаётся левое направление вращения. Следовательно и создаваемые в асфальтовом насосе направление вращения внешнего потока вихря Бенара имеет левое направление. Но при движении по спиральным канавкам вихри попадают в условия всё большего значения скорости вращения. Появляется трение скольжения в тангенциальном направлении. А по правилу прецессии противодействующая сила появляется в перпендикулярном (т.е. в осевом) направлении. Таким образом, в асфальтовом насосе идёт увеличение кинетической энергии вихрей.
Но в спиральных канавках вихри являются не одиночными, а входят в последовательность. В последовательности же вихрей вершина одного вихря взаимодействует с основанием другого вихря.

​

При этом в радиальном направлении элементарные вихри одного из взаимодействующих вихрей двигаются в направлении центра, а в другом в направлении периферии. И вращаются они при этом в противоположных направлениях. Вращающиеся в противоположных направлениях элементарные вихри катятся друг по другу. И трения скольжения между ними не возникает. В радиальном же направлении возникает сила трения скольжения. А как и положено по правилу прецессии возникающая противодействующая сила имеет тангенциальное направление. И последовательность вихрей Бенара приобретает свойства связной структуры. Т.е. последовательность мы можем рассматривать в виде единого жгута. Отсюда следует и следующее. В вихре Бенара рисунка

​

во внутреннем потоке нанесено 3 жгута из элементарных вихрей Бенара. В вершине же и в основании вихря Бенара жгуты разрушаются на отдельные элементарные вихри, каждый из которых попадает в произвольный жгут внешнего (внутреннего) потока. И хотя жгуты в действительности не пересекаются, при взгляде на картинку появляется ощущение, что жгуты переплетены подобно жгутам в канате или в верёвке.
А т.к. жгуты являются как бы единым целым, то для отдельного жгута устанавливается единая величина осевой и тангенциальной скорости движения. Т.е. в начале спиральной канавки асфальтового насоса величина скорости вращения жгута больше значения, создаваемого конструкцией. А на выходе напротив скорость вращения жгута несколько меньше значения, создаваемого конструкцией. Поэтому и кинетическая энергия жгута несколько меньше возможности, создаваемой конструкцией.

Последовательность из вихрей Бенара создана. Но как кинетическую энергию жгута преобразовать в кинетическую энергию вращения ротора. А для этого надо разрушить вихри Бенара, сформировав соплом гидродинамическое сопротивление. В первом рисунке этого поста предложено создавать вихри Бенара при помощи разных сечений входа и выхода. При этом формируются вихри правого направления вращения. Можно предположить, что если угол конуса имеет значение золотого сечения, то сформированные конструкцией вихри левого направления вращения будут уничтожены. И в сопле сформируется гидродинамическое сопротивление. Т.е. угол может быть из следующего ряда 90/1.618 в степени n: 55,6, 34,4, 21,2, 13,1, 8,1. Кстати, в сопле Котоусова

​

угол подозрительно близок к значению из этого ряда. И если это предположение верно (что требует проверки), то предпочтительней формировать левое направление конуса, т.к. в этом случае упрощается утилизация кинетической энергии жгута из вихрей.

И Клему только и осталось для создания вечного двигателя подобрать среду с оптимальной величиной вязкости. Ведь битум, являющийся средой асфальтового насоса, отнюдь не обладает строгим постоянством фракционного состава. Поэтому его вязкость плавает в достаточно широких пределах. Ведь асфальтовый насос не всегда работал примерно по полчаса после остановки двигателя. Поступает в насос битум нужной вязкости, дело в шляпе. Поступает более вязкая среда, насос останавливается после отключения двигателя. Поэтому Клем и варьировал со средами, имеющими разную вязкость. И наилучшие результаты были получены им на растительном масле.

Из изложенного следует, что вихри Бенара мы не можем сформировать без предварительной подготовки. Скажем, в эжекторе мы должны создавать два потока с разными скоростями движения. Если один из потоков покоится, то мы просто будем выкачивать среду (скажем из трюма корабля) без получения СЕ. В моих экспериментах с сыном мы также использовали два потока: один ламинарный, второй импульсный. В асфальтовом насосе предварительно создавалось вращение среды. А движение вращающейся среды по расширяющемуся конусу формировало последовательность вихрей Бенара, которая и позволяла получать СЕ.

В теме теплогенераторы этого сайта brux делает двигатель использующий центробежную силу. Сделанный им конус имеет вид.

​

Результаты испытаний показали, что конструкция не очень удачная. В отличие от принципа формирования вихря бенара, предложенного Петровичем, вихри создавались эжектором на входе в каждую спираль (их 8). На мой взгляд неудача заключена в следующем.

И жгуты из вихрей и конус имели правое направление вращения. Т.е. кинетическая энергия жгутов увеличивалась. Но вихри на выходе не были уничтожены: коническое сопло вихрей не уничтожало. Последовательность же вихрей создавала силу, в направлении движения центрального потока вихрей. Эту силу brux и использовал. А сама кинетическая энергия жгута так и осталась неиспользованной.

 

Петрович. Я в интернете видел только картинки подобные этой.

А в этой фитюльке я заметил только одно направление. Но если в фитюльке присутствует два направления, то логика в этом всё же существует. У Шаубергера (в отличие от Клема) правое направление вращения спиралей. И естественно, что вихри также вращаются в этом же направлении. Начальное левое направление вращения фитюльки разрушает вихри Бенара, а её правое направление вращения формирует вихри Тейлора, двигающиеся в направлении оси своего вращения.

Но если мне не изменяет память, этот вариант двигателя Шаубергера не заработал (не помню, откуда у меня эта информация, могу и ошибиться; у себя на компьютере я этого не нашел).

Изменить на левое направление вращения спиралей и обычное коническое сопло без фитюлек. Сужающийся конус будет создавать давление на вихрь Бенара в осевом направлении, что по правилу прецессии увеличит тангенциальную составляющую его движения, уменьшив осевую составляющую. Т.е. сопло позволит утилизировать кинетическую энергию последовательности вихрей Бенара. Может быть это и менее эффективно предложению Петровича по полному разрушению вихрей. Но его предложение требует размещения перед соплом дополнительной ёмкости.

 

Петрович. В этой теме я здорово напортачил, в том числе и с рекомендациями brux. Причина дефицит времени в связи с огородными работами. Обычно написав даю вылежаться, чтобы на свежую голову посмотреть на написанное. Буду переделывать текст. Но явно не сегодня.

Увеличить рисунок не удалось (при увеличении у меня почему-то возникает размытый рисунок). Но похоже что ты прав. Она составная с разрывом посредине. Честно говоря, до этой темы с brux я вообще не задумывался над вопросом, как уничтожать вихри. Мои мозги работали только в направлении как их создать. А в реальной конструкции двигателя их надо вначале создать на входе и разрушить на выходе. Понимать это я понимаю. Но... Надо подумать над механизмом работы фитюльки Шаубергера. Она на выходе формирует вращение против шерсти (т.е. против вращения ротора), что похоже резко увеличивает гидродинамическое сопротивление. Но этим самым она вроде бы должна затыкать поток из вихрей Бенара. Но входная часть фитюльки вроде бы должна увеличивать скорость потока. Тем не менее, мне всё же больше по душе его сопло от имплозионного двигателя.