Jak mogę stworzyć jednolity przepływ laminarny w krótkim kanale?

Mam małe naczynie o prostokątnym przekroju, które musi być wentylowane ze względnie małą szybkością, ~ . Połączenia ze zbiornikiem będą miały rury o średnicy około 0,5 cala, ale przekrój naczynia wynosi 4 x 1 cal. Poniższy schemat przedstawia przybliżony przekrój (patrząc z góry) wraz z wysokością o komorze około 1 ". Część zakreślona na pomarańczowo jest tematem tego pytania. Przepływ będzie wtłaczany z lewej strony i będzie biernie wychodził z prawej (lub odwrotnie). $3\ \tfrac{\text{L}}{\text{hr}}$

Jak mogę połączyć rurkę 0,5 "z komorą, aby przepływ w komorze był równomierny na całym przekroju na całej długości kanału? Ponadto, w jaki sposób mogę połączyć dwie w możliwie najmniejszej przestrzeni ?

fluid-mechanics airflow

— Chris Mueller
źródło

Jestem ciekawy, czy to jest możliwe. Intuicyjnie taka zmiana wielkości i kształtu ścieżki przepływu wydaje się być źródłem turbulencji, ale przy tak powolnym natężeniu przepływu może nie być.

— Myles

Czy możesz przepuścić powietrze przez upakowane ziarniste łóżko? Powietrze wydostanie się niespokojne, ale nieco rozproszy się na boki.

— Carlton

Na podstawie wymiarów wygląda na to, że masz odpowiednio liczby Reynoldsa około 5,5 i 13,5 w rurze i kanale. Oba są znacznie poniżej przejścia do turbulencji. Dlatego przepływ powinien być wszędzie laminarny. Jednolitość na końcach może być problemem ...

— Dan

Podobnie do sugestii wypełnionego łóżka, widziałem, jak niektórzy sugerują, że prostownice przepływu mogą uczynić przepływ bardziej jednolitym oprócz zmniejszenia turbulencji (przewaga nad upakowanym łóżkiem). Nie jestem pewien, czy to prawda. Spodziewałbyś się również, że profil prędkości przejdzie do parabolicznego laminarnego po prostownicy przepływowej. To, jak szybko to nastąpi, nie jest dla mnie jasne.

— Ben Trettel,

Zgodnie z tym prostownice przepływu papieru mają tendencję do zachowania profilu prędkości. Sugeruje to, że nie będą do tego nadawać. W przeciwnym razie wiem, że skurcze można wykorzystać do stworzenia bardziej jednolitych profili prędkości, ale tutaj jest rozszerzenie.

— Ben Trettel

$k-\epsilon$

Widać, że przepływ staje się bardzo jednolity, gdy części kątowe spotkają się z głównym kanałem. Obraz może być trudny do odczytania, ale różnica prędkości między punktami A i B wynosi około 1 mm / s.

Aktualizacja

Ponownie uruchomiłem problem z wejściem bezpośrednio do głównego kanału - bez sekcji ekspandera. Kontury prędkości są następujące:

Prędkość w punkcie A wynosi prawie zero (martwy punkt). Prędkość w punkcie B wynosi około 4 mm / s. Przepływ przez kanał staje się równomierny po około 1 calu do kanału, gdzie definiuję jednorodność, tak jak gdy prędkość w środku kanału mieści się w granicach 1 mm / s prędkości w pobliżu ściany.

Najbardziej interesującą rzeczą w drugim przypadku jest tworzenie martwych punktów w rogach. Przepływ jest dość jednolity, ale martwe punkty mogą być złe, jeśli potrzebujesz tam dobrej wentylacji.

— Carlton
źródło