ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лабораторные эксперименты с многовихревыми течениями в эллипсоидах и эллиптических цилиндрах из "Системы гидродинамического типа и их применения " Другой тип экспериментов по моделированию вихревых течений в замкнутых плоскостях основывается на использовании инерционного метода, предложенного Обуховым [192], Эксперименты такого рода были выполнены в Институте физики атмосферы АН СССР Новиковым. Идея метода состоит в следующем. [c.65] Эксперименты осуществлялись с помощью прозрачной камеры из органического стекла с эллипсоидальной полостью, заполненной водой со взвешенными в ней шариками диаметра 2 мм из синтетической смолы удельного веса около 1,025 Г/см . Шарики вводились для визуализации движения подсаливанием воды почти полностью уравнивались плотности взвеси и среды. [c.66] При наблюдениях применялась следующая методика. Камера, закрепленная на планшайбе двигателя постоянного тока, приводилась во вращение со скоростью порядка 500 об/мин (рис. 9). Вращение продолжалось несколько минут, в результате чего жидкость и стенки полости начинали вращаться как единое твердое тело. Далее следовала быстрая и полная остановка камеры, после чего жидкость продолжала движение по инерции. Дальнейшее развитие гидродинамических процессов определяется характером устойчивости системы и зависит от взаимной ориентации осей эллипсоида относительно оси вращения прп предварительном разгоне. [c.66] Процессы установления движения жидкости наблюдались визуально, а также фиксировались с помощью кинокамеры. Исследуемая область внутри полости освещалась плоским тонким лучом света. Плоскость последнего ориентировалась перпендикулярно оптической оси объектива кинокамеры. [c.66] В эксперименте могли реализоваться три различных положения полости при предварительном разгоне жидкости. [c.67] На рис. 10 показаны первые шесть снятых одна за другой фотографий процесса (слева направо), непосредственно следующих за моментом остановки полости. Съемка проводи, лась сверху. [c.67] Эксперимент подтверждает теоретический вывод 5 гл. 1 об устойчивости жидкого вращения относительно короткой оси. [c.67] Эксперименты, проведенные по описанной методике для исследования устойчивости вращения жидкости внутри различных разноосных эллипсоидов показали,что поведение жидкости, в частности тип вторичного течения, существенно зависит от соотношения главных осей. Так, для эллипсоида с соотношением осей 0,84 1 1,17 вращение жидкости вокруг длинной оси оказалось устойчивым, а для эллипсоида с соотношением осей 0,67 1 1,54—неустойчивым. Эти эксперименты показывают, что в случае малых эксцентриситетов главных эллипсов движение жидкости в эллипсоидальной полости хорошо аппроксимируется линейными по координатам полями и описывается уравнениями Эйлера теории механического гироскопа, согласно которым неустойчивость проявляется лишь при закручивании жидкости вокруг средней оси. В случае же значительного различия длин осей эллипсоида закручивание жидкости вокруг длинной оси приводит к образованию двух регулярных вихревых течений с осями, перпендикулярными длинной оси эллипсоида. [c.69] В области к неустойчивость жидкого вращения вокруг вертикальной оси сопровождается образованием трех вихрей (рис. 14, б). Следует заметить, что в последнем случае оси вихрей вторичного течения не принимали горизонтального положения, хотя с увеличением высоты в интервале от 355 до 370 мм наблюдается уменьшение отклонения от горизонтали. Это указывает на то, что интервал к охватывает лишь часть области описанного типа неустойчивости. [c.72] В интервалах г, е и и неустойчивость имеет менее выраженный характер и сопровождается в случаях гие однократным, а в случае и двухкратным изгибом оси без разбиения на отдельные вихревые течения (рис. 15(1, 2)). [c.72] При дальнейшем увеличении скорости вращения количество вихрей не увеличивается. [c.75] По результатам всех экспериментов был найден осред-ненный для различных е безразмерный характерный масштаб вихря Ь1 Яп) п — число вихрей). Согласно рис. 18 11 Яп) растет с увеличением п, но приближается, по-видимому, к какому-то предельному значению. [c.75] Как уже отмечалось, во всех описанных экспериментах возникающие вторичные вихревые течения черпали энергию из основного (начального) потока жидкости. Следовательно, после того как начальное течение передало свою энергию вторичным вихревым течениям, последние под влиянием вязкости и трения в пограничном слое быстро разрушаются. [c.75] Вернуться к основной статье