Распад - вихрь
Cтраница 3
Решения II типа представляют собой одиночные стоячие волны, которые существуют только при сверхкритических значениях параметров, причем на больших расстояниях вниз и вверх по потоку течение совпадает с исходным. Данные решения являются сильнонелинейными и допускают наличие точки застоя и соответственно возвратных течений, как при распаде вихря. В то же время интересно, что слабонелинейпые решения ( см. (4.77), (4.78), а также работа Leibovich [1970]) остаются хорошей аппроксимацией для этого типа решений. [31]
Наблюдения показывают, что закрученные потоки ( как ограниченные, так и свободные) во многих случаях - неустойчивы. Неустойчивость приводит к формированию вторичных вихревых движений, линейных и нелинейных волн, а также может быть причиной распада вихря. Однако и в устойчивых потоках могут наблюдаться различного типа возмущения, например нейтральные ( инерционные) волны. В данной главе будут рассмотрены только колоннообразные вихри. Основная задача заключается в определении критериев неустойчивости вихрей и описании волн на вихрях. [32]
Особого рода неустойчивости возникают при переходе закрученного течения в покоящуюся среду. Эксперименты на вихревых форсунках и горелках показали, что при выходе закрученного потока из горловины соответствующего вихревого устройства развиваются вторичные течения, происходит так называемый распад вихря. Считается [62, 237], что существуют 3 основных вида распада: осесимметричный, спиральный и в виде двойной спирали. [33]
Соответствующие результаты описаны в табл. 7.3, кото рая для удобства сопоставления приведена симметрично табл. 7.2. Полагает ся, что представленными в двух таблицах данными исчерпываются все ос новные типы распада вихря. Для полноты картины на рис. 7.44 - 7.47 пред ставлены режимные карты, а на рис. 7.48 - 7.55 - дополнительные иллюстра ции по распаду вихря, полученные в иных условиях. [34]
Глава 10.1) теоретически на основе анализа уравнения для ФПРВ пульсаций скорости показал, что имеется прямой механизм взаимодействия крупных вихрей с мелкими через пульсации давления, минуя каскадный механизм распада вихрей. [35]
На рис. 7.9 показан конический распад непосредственно у дна тангенциальной камеры. Здесь интересно то, что после распада вихря вихревая нить немедленно восстанавливается. Внешне похожая картина может наблюдаться и для торнадо ( см. цв. [36]
На рис. 7.60 иллюстрируются переходы от стационарного осесимметричного режима течения к нестационарному осесимметричному и затем к трехмерному нестационарному режиму течения. В диапазоне Re от 2000 до 2500 наблюдается только одна область распада вихря с пузырем сложного вида, затем появляются его осесимметричные колебания. При числах Рейиольдса больше 3000 осциллирующая пузыревидная область распада вихря постепенно разрушается, а при Re 4000 начинает формироваться трехмерная винтовая вихревая структура, которая совершает вращательное движение вокруг оси потока. [37]
 |
Формирование двойной спирали с большим количеством витков. Re 4 3 - 104, Л - 3, г / с, 70 мм. р 30. а, б - различные моменты времени. / 6 ( а, 5 ( б. [38] |
Невозмущенные вихревые нити, изображенные на рис. 7.6, 7.7, существуют только при определенных условиях. К возмущениям вихревой нити относятся как волны различных мод, так и распад вихря. Винтовые структуры, описанные в ни. [39]
 |
Распад вихря у дна тангенциальной камеры ( плоское дно под нижним ярусом сопел. выходная диафрагма с центральным отверстием. [40] |
В пограничном слое из-за вязкого торможения жидкости радиальный градиент уже не может быть уравновешен центробежными эффектами, что вызывает радиальное движение жидкости к центру. Вследствие сохранения расхода и момента количества движения происходит локализация завихренности и генерация вихревой нити с аксиальным протоком вдоль ее оси. Разрушение структуры вихревой нити может происходить за счет ее неустойчивости или явления распада вихря. [41]
Группы соседних частиц жидкости, так называемые вихри, движутся совместно с близкими пульсащюнными скоростями, причем корреляция этих скоростей постепенно уменьшается во время движения, вихри распадаются и возникают вновь. Такое пульсационное движение характеризуется определенным масштабом ( путем смешения /) и средней частотой или периодом образования и распада вихрей. [42]
Оно названо фундаментальным сопряженным ( principal conjugate) и ответвляется от исходного течения при некотором критическом уровне крутки. Показано, что такое течение является сверхкритическим, если исходное течение докритическое, и наоборот. Понятия сопряженных течений, а также сверхкритических и докритических состояний для закрученных потоков введены Benjamin [1962] в его теории распада вихря. Напомним, что в докрити-ческом ( subcritical) состоянии бесконечно малые возмущения могут распространяться как вверх, так и вниз по потоку, а в сверхкритическом ( supercritical) - только вниз по потоку. [43]
Хотя в литературе по гидродинамике вихревому движению и вихревым эффектам уделяется повышенное внимание, тем не менее не так много книг посвящено непосредственно вихрям и тем более - концентрированным. В предлагаемой монографии делается попытка осветить основные вопросы, связанные с их образованием и поведением. Поводом для написания книги послужили, в первую очередь, экспериментальные наблюдения авторов, связанные с впечатляющими картинами визуализации концентрированных вихрей, включая винтовые и двухспиральные, а также распад вихря. Впоследствии авторами был развит подход, основанный на идее винтовой симметрии закрученных потоков, который позволяет строить упрощенные математические модели и описывать многие вихревые явления. Основная часть книги посвящена теоретическому описанию динамики вихрей. Однако в последней главе приводятся детальные результаты экспериментальных наблюдений концентрированных вихрей, что дает пищу для размышлений и побуждает к дальнейшему развитию теории вихрей. [44]
Детальное количественное описание эксперимента не излагается здесь по следующим причинам. Экспериментальные данные по волнам на вихрях весьма ограничены в литературе. Поэтому не представляется возможным дать адекватное представление волновых явлений. Наоборот, по распаду вихря накоплен обширный эмпирический материал Но эта тема, как отмечено во Введении, не является предметом детального обсуждения в предлагаемой книге. [45]
Страницы: 1 2 3 4