Abstract:
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาลักษณะการกระจายตัวของความดันสถิตแบบสมมาตรและแบบไม่สมมาตรตามแนวแกนของการไหลแบบหมุนวนในท่อตรงและผ่านท่อโค้ง 90 องศา โดยทำการสร้างการไหลแบบหมุนวนด้วยท่อหมุน และใช้ท่อโค้งที่มีอัตราส่วนรัศมีท่อต่อรัศมีความโค้งท่อโค้ง (alpha) เท่ากับ 1:3:1 ในการทดลองที่สภาวะการกระจายความดันสถิตแบบไม่สมมาตรตามแนวแกนได้ติดแผ่นกีดขวาง มีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมฐานโค้งกว้าง 90 องศา สูงครึ่งหนึ่งของรัศมีท่อและมีพื้นที่ขวางท่อประมาณ 19% ของพื้นที่หน้าตัดท่อ ในการศึกษาได้ทดลองที่ค่าเรย์โนลด์ส นัมเบอร์ประมาณ 3.7x10x10x10x10 ที่ค่า Swirl Number (Ns) ของการไหลเท่ากับ 0.0, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2 และ 1.8 ในกรณีการไหลแบบหมุนวนในท่อตรง และเท่ากับ 0.0, 0.9 แล 1.8 ในกรณีการไหลแบบหมุนวนผ่านท่อโค้ง รูปร่างความเร็วเริ่มต้นที่วัดได้ในกรณีไม่ติดแผ่นกีดขวาง มีลักษณะค่อนข้างสม่ำเสมอสำหรับความเร็วในแนวแกนและมีลักษณะคล้ายการหมุนของของแข็งสำหรับความเร็วในแนวสัมผัส โดยมีชั้นขอบเขตการไหลไม่เกิน 0.3r จากผลการทดลองในกรณีการไหลในท่อตรง พบว่าสำหรับการไหลแบบหมุนวนที่สมมาตรตามแนวแกน สามารถแบ่งลักษณะการสูญเสียความดันสถิตตามระยะทางการไหลได้อย่างสังเขปเป็น 3 บริเวณ คือ 1) บริเวณที่ความดันสถิตมีค่าลดลงอย่างรวดเร็วแบบไม่เป็นเชิงเส้น 2) บริเวณถัดไปที่มีอัตราการลดลงของความดันสถิตช้าลงและประมาณเป็นเชิงเส้น และ 3) บริเวณซึ่งมีการกระจายความดันสถิตเป็นเชิงเส้นแบบสภาวะ Fully Developed Flow โดยมีสัมประสิทธิ์การสูญเสียในรูปของ Minor Loss (K) แปรผันตามกำลังสองของค่า Swirl Number สำหรับกรณีการไหลแบบหมุนวนที่ไม่สมมาตรตามแนวแกนพบว่า บริเวณความดันสถิตต่ำด้านท้ายแผ่นกีดขวางจะถูกการไหลแบบหมุนวนพาให้หมุนวนไปตามการไหลในท่อ นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อการไหลมีค่า Swirl Number สูงขึ้น การไหลจะมีความเร็วปรากฏสูงขึ้นและส่งผลให้มีขนาดความแตกต่างความดันสถิตมากสุดในหน้าตัด (triangleC Pref max) สูงขึ้น ซึ่งความแตกต่างความดันสถิตที่พบนี้จะมีการปรับตัวลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงต้น และลดช้าลงในระยะการไหลถัดไปจนกระทั่งมีการกระจายความดันสถิตสม่ำเสมอทั้งหน้าตัด ซึ่งสามารถประมาณการลดลงของความแตกต่างความดันสถิตมากสุดในหน้าตัดในรูปฟังก์ชันโพลิโนเมียลของระยะทางการไหลที่มีอัตราลดลงเป็นฟังก์ชันเอ็กซ์โปเนนเชียลของค่า Swirl Number โดยพบว่าการไหลที่มีค่า Swirl Number สูงกว่าสามารถพาความแตกต่างความดันสถิตในหน้าตัดให้หมุนวนไปได้ไกลกว่า และในกรณี Swirl Number เท่ากับ 1.8 พบว่าคาบการหมุนวนของบริเวณความดันสถิตต่ำจะยาวขึ้นเป็นเชิงเส้นตามระยะทางการไหล ในกรณีการไหลแบบสมมาตรตามแนวแกนผ่าน
