Cтраница 3
Видно, что в таких сечениях спектр имеет разное положение максимума, отвечающее доминирующей частоте, с которой происходит отрыв вихрей от цилиндрической поверхности. Заметим, что спектр боковой силы в сечении I ( высота 223 2 м) не обладает отчетливо выраженным максимумом, как это наблюдается в сечениях II и III, что, по-видимому, объясняется влиянием на положение точки отрыва близко расположенной вспомогательной антенны. [31]
Частота отрыва вихрей возрастает до значения Re 103, а в области изменения числа Re 103 - ь105 частота отрыва вихрей остается примерно постоянной. [32]
В дальнейшем появление высокопроизводительных ЭВМ и разработка эффективных численных методов решения задач создали условия для расчетов течения при более высоких числах Re, когда происходит отрыв вихрей и в следе за цилиндром возникает турбулентность ( см., например, [ Dennis S.C. R. Есть расчеты и при более высоких числах Рейнольдса. Так, в работах [ Thoman D.C. et al, 1969; Гущин В.А., 1987 ] получен расчет плоского поля скоростей за цилиндром при Re-3-105. Наблюдается хорошее согласие с экспериментальными данными интегральных значений коэффициента сопротивления, однако в распределении давления по поверхности цилиндра есть различия, что объясняется, по-видимому, использованием авторами упрощенных схем явления. Обзор работ, посвященных численному решению задачи о поперечном обтекании кругового цилиндра, приведен в [ Fornleerg В. [33]
Установлено, что для масштаба турбулентности того же порядка, что и диаметр цилиндра, или большего, чем диаметр цилиндра, сдвиговые слои и отрыв вихрей взаимодействуют, вплоть до подавления отрыва вихрей. Отсюда следует, что действие турбулентности на свободный поток нельзя рассматривать просто как эффективное возрастание числа Re потока. Требуется всестороннее изучение влияния различных параметров турбулентности на обтекание тел в широком диапазоне чисел Рейнольдса. [34]
В качестве примера на рис. 4.11 приведена репродукция сделанной со спутника фотографии [ 4.1 Ц вихревой дорожки в атмосфере, которая стала видимой благодаря присутствию облаков в месте отрыва вихрей от горной вершины острова Гуадалупе, возвышающейся более чем на 1200 м над Тихоокеанским побережьем Мексики. Фотография охватывает около 250 км. Если принять эффективное значение коэффициента ( кинематической) турбулентной вязкости равным v; 50 м2 / с, то полномасштабное число Рейнольдса, составляющее для рассматриваемого явления порядка 1010 ( при v 1 5 - 10 - 5 м2 / с), было бы сведено к эффективному значению Reefj - 3000, которое вполне соответствует интервалу ламинарного течения в спутной струе со срывом правильно чередующихся вихрей. В предположении, что остров имеет около 20км длины, расстояние между центрами последовательных, периодически повторяющихся вихрей составляет примерно 55 км. [35]
Скорость отбора проб, измерявшаяся капиллярным реометром, произвольно выбрана равной 1 % объемной скорости потока, определяемой как произведение объема куба, имеющего характеристический размер стабилизатора, и частоты отрыва вихрей, установленной на основании данных для изотермического потока. [36]
Установлено, что для масштаба турбулентности того же порядка, что и диаметр цилиндра, или большего, чем диаметр цилиндра, сдвиговые слои и отрыв вихрей взаимодействуют, вплоть до подавления отрыва вихрей. Отсюда следует, что действие турбулентности на свободный поток нельзя рассматривать просто как эффективное возрастание числа Re потока. Требуется всестороннее изучение влияния различных параметров турбулентности на обтекание тел в широком диапазоне чисел Рейнольдса. [37]
Измерения, проведенные на расстоянии Q 6d от оси заднего цилиндра, показывают ( см. рис. 4.8, г), что до уровня примерно г / Я 0 7 в следе одновременно существуют две частоты отрыва вихрей. [38]
Если же условия обтекания таковы, что с тела срываются вихри, то за телом образуется вихревая зона; что касается пограничного слоя, то мы можем теоретически рассмотреть только ту часть его, которая простирается до места отрыва вихрей. [39]
Необходимо, однако, обратить внимание на то, что частицы, побывавшие у стенок тела, могут в дальнейшем попасть внутрь жидкости; так как внутри пограничного слоя мы имеем сильно завихренное движение жидкости, то при этом внутрь жидкости попадают вихри, образовавшиеся в пограничном слое; происходит, как говорят, отрыв вихрей. [40]
При увеличении интенсивности и размером носового вихревого ci устка зона обратного течения постепенно распространяется почти на всю верхнюю сторону пластины ( t 0 5; 1 0), вызывая значительное торможение потока у задней кромки. После отрыва носового вихря размеры этой зоны уменьшаются, и в дальнейшем эта область периодически меняется из-за формирования н отхода от пластины вих-ревых сгустков. [41]
Механизм движения упруго закрепленного круглого цилиндра в потоке жидкости сложнее, но вместе с тем имеется много общего с обтеканием неподвижного цилиндра. При отрыве вихря с цилиндра также возникает подъемная сила, заставляющая его перемещаться в направлении поперек потока до тех пор, пока не установится равновесие. После этого цилиндр под влиянием восстанавливающей силы ( пружины, упругости материала) начнет двигаться в противоположном направлении. Через полупериод, также определяемый числом Струхаля, равным 0 2, снова возникает из-за срыва вихря подъемная сила, которая также будет поддерживать возникшие поперечные к потоку колебания. [42]
Механизм движения упруго закрепленного круглого цилиндра в потоке жидкости сложнее, но вместе с тем имеется много общего с обтеканием неподвижного цилиндра. При отрыве вихря с цилиндра также возникает подъемная сила, заставляющая его перемещаться в направлении поперек потока до тех пор, пока не установится равновесие. После этого цилиндр под влиянием восстанавливающей силы ( пружины, упругости материала) начнет двигаться в противоположном направлении. Через полупериод, также определяемый числом Струхаля, равным 0 2, снова возникает из-за срыва вихря подъемная сила, которая также будет поддерживать возникшие поперечные к потоку колебания. [43]
Из (2.35) следует, что малые предельные скорости достижимы лишь при индукции более 1Тл, что обычно ограничено техническими возможностями. С другой стороны, образование и отрыв вихрей, процессы дегидратации, а в кавитационном режиме и рост кавитационных пузырьков требуют конечного времени не менее 0 1 - 0 5 с, что обусловливает верхний предел скорости потока. Эти явления могут привести к экстремальному характеру зависимости скорости различных физико-химических процессов в водных средах от индукции и скорости потока. [44]
В процессе обтекания тела турбулентным потоком образуется пограничный слой и вихри. При трении потока о тело и сопротивлении отрыву вихрей в пограничном слое возникает скоростной напор. [45]