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Experimental investigation of the flow characteristics driving the Ranque–Hilsch phenomenon

Barzantny, Marcel und Hamede, Mohammed Hussein und Majchrzyk, Michał und Merbold, Sebastian und Egbers, Christoph und Kostowski, Wojciech (2025) Experimental investigation of the flow characteristics driving the Ranque–Hilsch phenomenon. International Journal of Heat and Mass Transfer, 253, Seite 127543. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127543. ISSN 0017-9310.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127543

Kurzfassung

The Ranque–Hilsch vortex tube (RHVT) is a device that separates a pressurized inlet stream into two decompressed streams of different temperature, flowing to the so-called hot and cold outlets. In this study, the flow structures within the vortex tube were examined qualitatively. The examination considered both compressible and incompressible fluids, using pressurized air and water as working fluids. A parametric study was conducted, in which the fluid inlet pressure and the vortex tube length were varied. Three tubes, with the same diameter but differing lengths (100, 180, and 240 mm) were utilized. The flow inside the tube was investigated using a flow visualization technique, which was employed in a variety of configurations and setups contingent on the specific fluid conditions under examination. The visualization process required the use of aerosol injection in the case of air, and kalliroscope particles in the case of water investigation. The research enabled the visualization of the flow structure within the vortex tube, thereby significantly advancing the comprehension of the underlying physical processes. The findings of the experimental research demonstrated the existence of phenomena of considerable scientific value. The internal vortex and its spatial and temporal structure observed in the RHVT were consistent with literature data. This was achieved despite the so-far established consensus that this type of research is challenging and not entirely reliable. In the course of water-based investigation, the cavitation phenomenon was observed in the vicinity of the internal vortex. This discovery is likely to be the first of its kind and may contribute significantly to the advancement of research on the Ranque–Hilsch phenomenon.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216484/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experimental investigation of the flow characteristics driving the Ranque–Hilsch phenomenon
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Barzantny, MarcelMarcel.Barzantny (at) polsl.plNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hamede, Mohammed HusseinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Majchrzyk, MichałNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-9629-3394NICHT SPEZIFIZIERT
Merbold, Sebastiansebastian.merbold (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Egbers, ChristophLehrstuhl für Aerodynamik und Strömungslehre (LAS), Brandenburgische Technische Universität CottbusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kostowski, WojciechNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Juni 2025
Erschienen in:International Journal of Heat and Mass Transfer
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:253
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127543
Seitenbereich:Seite 127543
Verlag:Elsevier
ISSN:0017-9310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ranque-Hilsch Vortex tube,  Vortex tube, Caviation, Flow visualization
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Komponenten und Emissionen
Standort: Cottbus
Institute & Einrichtungen:Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe > Architektur und Integration des Antriebssystems
Hinterlegt von: Mandel, Sandra
Hinterlegt am:16 Sep 2025 11:44
Letzte Änderung:18 Sep 2025 13:05

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