Boundary layer swirling flow through a conical hydrocyclone

Summary

The paper deals with the flow and heat-transfer problem of a steady axisymmetric laminar incompressible boundary layer swirling flow of a fluid through a conical hydrocyclone. The implicit finitedifference scheme is used to solve the partial differential equations governing the flow. The effect of swirl is found to be more pronounced on the longitudinal skin friction than on the tangential skin friction and heat transfer. The skin friction and heat transfer increase with swirl or with longitudinal distance. Swirl also gives rise to velocity overshoot in the longitudinal velocity profiles and the magnitude of the velocity overshoot increases as the swirl parameter increases. The results are found to be in good agreement with those of the local nonsimilarity and momentum integral methods but they differ appreciably from those of the local similarity method except for the longitudinal skin friction which is fairly in good agreement with that of the local similarity method.

Zusammenfassung

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Strömung und dem Wärmeübergang in einem konischen Zyklon unter der Voraussetzung stationärer, achsensymmetrischer, laminarer, inkompressibler Grenzschichtströmung. Ein implizites Differenzenverfahren wird benutzt, um die partiellen Differentialgleichungen zu lösen. Der Einfluß des Dralls ist besonders ausgeprägt auf die longitudinale Komponente der Oberflächenreibung, weniger dagegen bei der tangentialen Komponente und beim Wärmeübergang. Die Oberflächenreibung und der Wärmeübergang nehmen zu mit dem Drall, sowie mit dem longitudinalen Abstand. Der Drall erzeugt ein Überschießen der Geschwindigkeit in der longitudinalen Abstand. Der Drall erzeugt ein Überschießen der Geschwindigkeit in der Längsrichtung. Die Größe des Überschusses nimmt mit wachsendem Drallparameter zu.

Die Resultate stimmen gut mit den Ergebnissen der Theorie der lokalen Nichtähnlichkeit und der Impulsintegralmethode überein. Dagegen weichen sie mit Ausnahme der longitudinalen Komponente der Oberflächenreibung beträchtlich von den Resultaten der Theorie der lokalen Ähnlichkeit ab.