Cтраница 4
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. [46]
При этом значения параметров могут быть различными, в частности, подбираться на основе опытных данных. Линейные волны анализируются лишь как результат линеаризации исходных нелинейных уравнений. Так как уравнения и подходы к описанию осесимметричных и изгибных волн конечной амплитуды существенно различаются, то они будут рассмотрены раздельно. Заметим также, что в литературе волновые явления на вихрях исследуются исключительно в связи с попыткой описания распада вихря. Здесь этот вопрос не рассматривается. [47]
Описанные выше экспериментальные наблюдения винтовых структур относятся к одиночным вихревым нитям. Априори можно было утверждать, что экспериментальное наблюдение таких явлений должно быть крайне затруднено. Действительно, имеется ограниченное количество указаний на существование двухспираль-ных структур, причем нестационарных и неоднородных. Boubnov, Golitsyn [1986] наблюдали нестационарное спиральное спаривание двух вихревых нитей при естественной конвекции во вращающемся сосуде, причем конечной стадией было слияние двух вихрей в один более мощный. Двойная спираль образуется и при распаде вихря [ Faler, Leibovich, 1977 ], однако не показано, что окрашенные струйки являются осями вихрей ( см. с. [48]
В монографии систематизированы и обобщены сведения о концентрированных вихрях, наблюдаемых в природе и технике. Рассмотрены основные методы исследования их кинематики и динамики. Особое внимание уделено течениям с винтовой симметрией. Описаны модели вихревых структур, применяемые при интерпретации экспериментальных данных и служащие базисом для развития теоретических и численных подходов к изучению вихрей. Представлены достижения в области анализа устойчивости, ноли на вихрях и явление распада вихря. [49]