Vortex formation in stirred draining vessels

When water was rotated by means of a “horse-shoe” stirrer in a vertical, cylindrical tank and a stream was withdrawn from the bottom through a central exit pipe, a pronounced filament-like vortex was formed under certain conditions. Experiments were performed to determine the factors which influenced the height of the vortex. The effects of vessel sue, stirrer geometry, rotational speed, exit flow rate and exit pipe diameter on vortex depth were studied. It was found that the vortex depth was highly dependent on the rotational speed, exit flow rate and exit pipe diameter. It was also found that under certain flow conditions the vortex penetrated the exit pipe. A relationship between the vortex depth and the pertinent variables was developed using dimensional analysis. The relationship resulting from a regression analysis of the dimensionless groups affecting the vortex depth was found to be: Motion picutes were taken showing the flow characteristics in the vicinity of the vortex by using a dye tracer technique. Ways of inhibiting vortex formation were also examined. Lorsqu'on souniet de l'eau a la rotation dans un reservoir cylindrique et vertical, au moyen d'un agitateur en forme de fer a cheval, et qu'on assure un ecoulement au fond du reservoir par un tuyau central de sortie, il se forme dans certaines conditions un fort tourbillon en forme de filament. On a fait des experiences pour determiner les facteurs qui influencaient la hauteur du tourbillon; on a particulierement etudie les effets sur la profondeur du tourbillon des facteurs suivants: dimensions du reservoir, gemetrie de l'agitateur, vitesse de rotation, debit a la sortie et diametre du tuyau d'echappement. On a trouve que la profondeur du tourbillan dependait fortement de la vitase de rotation, dn debit ala sortie et du diamletre c h tuyau d'echappement, on a aussi constate que, dans certaines conditions d'ecoulement, le tourbillon peneait dans le tuyau de sortie. En employant I'andyse dimensionnelle, on a etabli une relation entre la profondeur du tourbillon et les variables pertinentes. On a trouve que la relation deduite de l'analyse par reggression des groupes sans dimensions qui influent sur la profondenr du tourbillon etait la suivante: On a pris des fims photographiques qui montrent les caracteristiques de l'ecoulement au voisinage du vortex, en employant un colorant-traceur. On a aussi etudie les moyens d'empecher la formation du tourbillon.