Вихревой цилиндр

Рассмотренные теоремы определяют основные свойства вихревых движений идеальной жидкости. В вязкой жидкости эти движения являются преобладающими, и здесь мы сталкиваемся как с непрерывным распределением завихренности, так и с дискретными вихревыми трубками и вихревыми образованиями. Закономерности вихревого движения, установленные на основе модели идеальной жидкости, позволяют объяснить и многие особенности течения вязкой жидкости. Часто для этого достаточно использовать результаты решення задачи о движении жидкости в круговом вихревом цилиндре и в его окрестности. [c.97]

Ранее при рассмотрении циркуляционного течения мы отмечали, что скорость этого течения неограниченно возрастает при уменьшении радиуса г. Если воспользоваться уравнением энергии, то можно показать, что такое увеличение скорости неизбежно приведет к падению энтальпии потока и появлению нулевых и отрицательных значений энтальпий, что физически невозможно. Таким образом, потенциальное циркуляционное течение оказывается возможным только вне некоторого кругового цилиндра радиуса г, (см. рис. 4.8). Внутри цилиндра устанавливается вихревое движение, причем распределение окружных скоростей в принципе здесь мо>кет быть совершенно произвольным, но на поверхности вихревого цилиндра скорость и давление должны совпадать с этими величинами в циркуляционной области, а внутри цилиндра давление р должно быть больше нуля. Наиболее простым является [c.97]

Внутри вихревого цилиндра жидкость вращается как твердое тело вокруг центра О с угловой скоростью ш. В центре вихря скорость равна нулю, т. е. круговой вихрь не индуцирует скорости в своем центре и в покоящейся жидкости этот центр остается неподвижным. Распределение скоростей внутри вихревого цилиндра и за его пределами показано на рис. 4.8 и 4,19 (кривая 1). [c.98]

При заданном давлении в центре ри. условие (4.35) определяет размер вихревого цилиндра г,. [c.99]

Классическая вихревая теория винта для режима полета вперед основана на схеме активного диска, в которой завихренность распределена непрерывно по следу, а не концентрируется в дискретные вихри. При этом нагрузку часто предполагают распределенной равномерно, так что след сводится к вихревому слою на поверхности цилиндра, ограничивающего след, и к корневому вихрю. Эти два предположения дают простейшую схему следа, но математическая задача о расчете скоростей, индуцируемых скошенным вихревым цилиндром, не столь проста, как в случае висения (когда вихревой цилиндр прямой). [c.141]

Для определения индуктивной скорости от меняющихся по л-й гармонике поперечных вихрей придется интегрировать описываемые формулой Био — Савара элементарные скорости по объему вихревого цилиндра [c.472]

Если провести краем диска или плоской поверхности по воде, образуется непрерывный вихревой цилиндр, который, формируясь на передней точке лопасти, тянется назад. Вращательное движение воды несколько нарушено трением лопасти, скользящей по воде. Однако, захватывая с лопастью немного воздуха в воду, можно показать цент> ральную линию вихрей длиной несколько футов. [c.267]

Величины а W а представляют влияние системы вихрей и называются коэфициентами влияния для осевой и угловой скоростей. Осевая скорость должна изменяться непрерывно при переходе через плоскость винта и имеет одну и ту же величину Непосредственно перед и за винтом. Приращение скорости по сравнению со скоростью далеко перед винтом целиком вызвано системой сбегающих вихрей эта индуцированная скорость равна или aV. При определении величины индуцированной скорости предположено, Что сбегающие вихри идут назад по винтовым линиям. Это допущение равносильно предположению, что можно пренебрегать сужением струи, получающимся в действительности оно теряет силу, когда коэфициент влияния а имеет значительную величину. Индуцированная скорость такого идеального вихревого цилиндра в бесконечно-удаленной точке позади винта равна удвоенной величине индуцированной скорости в плоскости винта, лежащей На конце цилиндра следовательно осевая скорость далеко позади винта имеет величину V + 2а). Этот результат находится в полном согласии с выводами теории идеального пропеллера. [c.150]

Плавное, безотрывное омывание поверхности цилиндра наблюдается только в лобовой части (примерно 160—170°) вся остальная поверхность трубы находится в вихревой зоне (рис. 27-1). При большой степени турбулентности потока происходит уменьшение вихревой зоны за цилиндром и обтекание его улучшается. В соответствии с такой картиной движения жидкости меняется коэф- [c.432]

Поскольку сопротивление давления определяется только распределением давления по поверхности тела, естественно попытаться в рамках теории идеальной жидкости построить такую схему течения, которая давала бы теоретическое распределение, близкое к действительному. Схема безотрывного обтекания круглого цилиндра потенциальным потоком, рассмотренная в гл. 7, дает удовлетворительный результат только для лобовой части поверхности цилиндра, а на тыльной ее стороне теоретическое и опытное распределения давлений резко расходятся, причем теория приводит к парадоксу Даламбера. Схема отрывного обтекания (Кирхгофа), как отмечено выше, дает более точный результат по распределению скорости, однако расчетное сопротивление при этом почти в 2 раза меньше действительного. Хорошая согласованность теоретических и экспериментальных результатов получается при использовании схемы так называемой вихревой дорожки Кармана, согласно которой за обтекаемым телом образуется полоса, заполненная дискретными вихрями, расположенными в шахматном порядке (рис. 10.3). При определенном соотношении расстояний между вихрями эта дорожка является устойчивой и с помощью уравнения импульсов можно найти теоретическое значение вихревого сопротивления. [c.393]

На рис. 10.4 показана теоретическая конфигурация линий тока для такой вихревой дорожки, а на рис. 10.5 — фотография такого же течения, полученная в опытах при обтекании круглого цилиндра с числом Re = vgd/v =я 250, где d — диаметр цилиндра. При этом режиме течение становится нестационарным, с верхней и нижней кромки обтекаемого тела попеременно срываются крупные вихри, которые, перемещаясь по течению, образуют вихревую дорожку . Коэффициенты сопротивления, полученные теоретически с использованием схемы вихревой дорожки за круглым цилиндром и пластиной с достаточной степенью точности совпадают с результатами опытов (погрешность для цилиндра составляет 1,1 %f для пластины 9,4 %). [c.393]

В заключение отметим, что при изучении обтекания цилиндрических тел нельзя значения сил, полученных для плоской задачи, распространять на все тело путем простого их умножения на размер цилиндра вдоль образующей. Дело в том, что при обтекании цилиндров конечной длины возникают так называемые концевые эффекты , которые заключаются в образовании вблизи концов цилиндра вторичных течений, создающих за цилиндром особую систему вихрей, которая может заметно влиять на силы, действующие на тело. Такая система вихрей (вихревая пелена) изменяет направление поперечной силы Жуковского, что приводит к появлению индуктивного сопротивления. Эти вопросы изучаются в теории крыла. [c.398]

Рассмотрим это явление на простейшем примере движения в поле прямолинейной одиночной вихревой нити (плоская задача), которая в начальный момент характеризуется циркуляцией Гд. Если бы эта нить существовала неопределенно долго при / > 0, то это поле скоростей сохранялось бы так же, как при вращении цилиндра в вязкой жидкости. Предположим, что в момент ( [c.336]

Циркуляционное обтекание цилиндра. Из сочетания бесциркуляционного обтекания цилиндра и циркуляционного течения невязкой жидкости, обусловленного одиночным вихревым шнуром, [c.91]

На рис. 28.1 показана схема движения жидкости при поперечном смывании круглого цилиндра. Почти вся лобовая поверхность (в пределах дуги а-а, соответствующей центральному углу 2ф) омывается безотрывно потоком жидкости. За пределами дуги а-а происходит отрыв струек, а вся тыльная поверхность цилиндра находится в вихревой зоне. [c.344]

Положение точки отрыва вихрей от цилиндра не является стабильным. При большой степени турбулизации потока, характеризуемой числом Re>2 10 , течение не только в канале, где установлена труба, но и в пограничном слое переходит в турбулентное. Отрыв турбулентного пограничного слоя от цилиндра происходит при ср = = 120... 140°. Последнее обстоятельство улучшает обтекание цилиндра вследствие уменьшения вихревой зоны и резко увеличивает теплоотдачу. [c.345]

По мере роста толщины пограничного слоя местный коэффициент теплоотдачи на передней половине поверхности цилиндра уменьшается, а на задней половине (в вихревой зоне) увеличивается. Характер распределения а по поверхности цилиндра в значительной мере зависит от числа Ре. [c.106]

Пусть рабочее тело помещено в цилиндр и состояние его изменяется в результате сжатия поршнем, на который воздействуют усилия, оказываемые окружающей средой. Если под действием этих усилий поршень будет перемещаться в цилиндре с большой скоростью, в газе возникнут вихревые токи, давление рабочего тела не будет успевать выравниваться по всему объему цилиндра и в областях, близко прилегающих к поршню, давление будет больше, чем в удаленных от поршня областях цилиндра. При таком протекании процесса условие равновесного состояния соблюдаться не будет. [c.15]

К первой группе относят двигатели, камера сгорания 3 которых представляет собой единый объем (рис. 34-8, а), ограниченный днищем 7 поршня 4 той йли иной конфигурации, поверхностями головки и стенками цилиндра. Для лучшего использования воздушного заряда топливо в камеру сгорания этого типа вводят так, чтобы оно по возможности более равномерно распределялось по ее объему. Форму камеры очень часто приспосабливают к форме струй, выбрасываемых форсункой. Воздух, засасываемый в цилиндры двигателя этого типа, с помощью особых устройств приводится во вращательное (вихревое) движение, что способствует лучшему его перемешиванию с топливом. Двигатели, снабженные такими камерами, получили наименование двигателей с неразделенными камерами. [c.425]

Нижнюю часть сферической вихревой камеры 3 выполняют из жароупорной стали и устанавливают в головке цилиндра с зазором 0,2— 0,3 мм с тем, чтобы ослабить отвод тепла с охлаждающей водой. В результате этого повышается температура нижней части камеры 3, что способствует сокращению задержки воспламенения, облегчает пуск и повышает надежность работы двигателя при малых нагрузках. [c.427]

Рис, 11. Распределение модулей относительной напряженности магнитного поля (а) и плотности вихревых токов (< ) в круговом цилиндре [c.90]

Общие теоремы главы II учат пае, что, в предположении нокоя на бесконечности, центр тяжести вихревых поверхностей и будет оставаться неподвижным. С другой стороны, результаты прошлой главы позволяют нам изучать движение и деформацию двух вихревых цилиндров во всяком случае, мы знаем, что конфигурация, [c.247]

И при других способах топливовоздушной подготовки в специальном устройстве — карбюраторе, получившем название вихревого [40, 116]. Качество смесеподготовки определяется однородностью концентрации топливных компонентов в объеме струи, покидающей карбюратор, степенью диспергирования, мелкостью и равномерностью капель в спектре. Присутствие крупноразмерных капель в спектре распыленного топлива обусловливает перерасход горючего и ухудшение эмиссионных характеристик. В процессе карбюрирования желательно добиться полного испарения горючего непосредственно в карбюраторе, что позволит обеспечить равномерность подачи смеси по цилиндрам, исключить попадание крупноразмерных капель на стенки цилиндров, а следовательно, исключить смывание смазки со стенок цилиндра и ее разжижение, снизить содержание СО в выхлопных газах. [c.30]

Для учета этого обстоятельства необходимо ввести параметр Гд, равный радиусу соприкасаюцегося с диском ниашего основания смерча. Контуры вихревой воронки и смерча хорошо просматриваются через стеюшн-ныЯ цилиндр и стенки прямоугольного стакана. Это давало возможность наносить линию свободной поверхности на кальку, наклеенную на экран. [c.67]

Пример 91. Гидравлический демпфер. Разберем движение груза, подвешенного на пружине, при наличии тормозящего приспособления — демпфера, или катаракта. Демпфирование может осуществляться различными механическими, в частности гидравлическими, электромагнитными (например, вихревыми токами Фуко) и другими способами. Гидравлический демифер (рис. 259) представляет собой закрытый цилиндр С с поршнем Я, соединенным жестким стержнем 5 с телом М. В цилиндр налита вязкая жидкость при движении груза и связанного с ним поршня жидкость перетекает из одной части цилиндра в другую через перепускные трубки К (которых мо кет быть несколько) или непосредственно через просверленные в поршне отверстия. [c.86]

Чтобы выяснить особегпюсти обтекания тела вязкой жидкостью, вернемся к уже рассмотренному случаю обтекания цилиндра невязкой жидкостью и посмотрим, какие изменения в эту картину должны внести силы вязкости. В набегающем потоке (рис. 326) картина будет такой же, как и при обтекании цилиндра невязкой жидкостью, т. е. аналогичная изображенной па рис, 324. Однако при дальнейшем течении жидкости от точки А к точкам А и А", вследствие действия сил вязкости в пограничном слое, частицы жидкости, идущие из области АА и АА", теряют скорость и приходят в области jB и С с меньшими скоростями, чем в случае отсутствия сил вязкости. Потеря скорости на участках АА и А А" приводит к тому, что поток, обтекающий цилиндр, не может проникнуть в области D D и D"D. В результате вблизй точек D и D" происходит отрыв потока от поверхности цилиндра. В этом и заключается существенное изменение картины обтекания цилиндра, вносимое силами вязкости. В отличие от невязкой жидкости, полное обтекание цилиндра вязкой жидкостью оказывается невозможным. Позади цилиндра образуется область, в которую потоки, обтекающие цилиндр, не проникают и в которой движение жидкостей носит совсем особый характер —возникают вихревые [c.547]

Предлагаемая модель многокомпонентного вихревого струйного течения отличается от базовой тем, что с целью определения расходных, динамических, температурных и других параметров, а также с целью определения максимальной эффективности процессов, происходящих в таком течении, она дополнена структурой вихревого струйного течения (рис. 6.3), в которой вынужденный вихрь имеет границу в виде формы параболоида вращения. Свободный вихрь также ограничен и имеет форму цилиндра, стенки которого сужаются в направлении максимального течения газа в свободном вихре. Между свободным и вынужденным вихрями располагается пограничный слой, состоящий из газа, перетекающего из свободного вихря в вынужденный. Описанная структура сосз оит из ячеек, в каждой из которых происходит энергоразделение в центробежном поле, сопровождающееся процессами конденсации компонентов, входя1цих в исходный газ, в вынужденном вихре и испарения и свободном вихре. [c.160]

Рассмотрим это явление на простейшем примере движения в поле прямолинейной одиночной вихревой нити (плоская задача), которая в начальный момент характеризуется циркуляцией Го. Если бы эта нить существовала неопределепио долго при t > О, то это поле скоростей сохранялось бы так же, как при вращении цилиндра в вязкой жидкости. Предполол<им, что в момент i = О действие нити исчезает. Возникает неустановившееся движение, которое мы и исследуем. [c.301]

При обтекании круглого цилиндра потенциальным потоком благодаря симметричному распределению давлений по поверхности цилиндра результирующая этих сил равна нулю (парадокс Даламбера). Следовательно, для этого случая = 0. Можно доказать, что во всех случаях безотрывного обтекания цилиндрических тел потенциальным потоком сопротивление давления равно нулю. Однако при отрывном обтекании, когда за телом образуется мертвая зона или суперкавитационная каверна (см. п. 10.2), теория потенциальных течений дает не равное нулю значение силы сопротивления давления. Так, в п. 7.12 было доказано, что при струйном обтекании пластины, поставленной нормально к потоку (см. рис. 7.30), коэффициент лобового сопротивления, являющегося в данном случае сопротивлением давления, равен 0,88. Это подтверждается опытом только в тех случаях, когда за обтекаемым телом действительнсГобразуется зона, заполненная парами или газом, в которой давление приблизительно постоянно, как это предусмотрено теорией. Но в большинстве случаев за обтекаемым телом образуется так называемый гидродинамический след, представляющий собой область, заполненную крупными вихрями, которые, взаимодействуя и диффундируя, постепенно сливаются и теряют индивидуальность. На достаточном расстоянии от тела (дальний след) образуется непрерывное распределение дефекта скоростей в потоке, близкое к распределению скоростей в струнном пограничном слое. Наличие вихрей в гидродинамическом следе приводит к понижению давления на тыльной части поверхности тела и соответствующему увеличению сопротивления давления, которое часто называют также вихревым сопротивлением. [c.391]

Таким образом, цилиндр крылового профиля в зависимости от его положения в потоке может быть удобо- или неудобообтекаемым телом. В первом случае его сопротивление давления мало и сила лобового сопротивления почти полностью определяется вторым слагаемым в формуле (10.4), т. е. сопротивлением трения. Во втором случае, наоборот, сопротивление давления велико, а трение в большинстве случаев пренебрежимо мало. Применяя уравнение количества движения, можно показать, что сопротивление давлен ния тем меньше, чем меньше ширина гидродинамического следа (вихревой зоны за телом). Поэтому удобообтекаемыми могут быть только такие тела, которые имеют заостренную или тонкую заднюю кромку. Для них при безотрывном обтекании теоретическая ширина следа равна нулю. [c.393]

Рассмотрим процесс поперечного обтекания одиночной цилиндрической трубы потоком жидкости (рис. 17.7). Плавное обтекание цилиндра возможно только при малых скоростях потока — при Re < 5. При всех значениях Re > 5 наблюдается отрыв потока от стенки трубы и образование в кормовой части двух симметричных вихрей, которые с увеличением скорости потока вытягиваются по течению, удаляясь от трубы. Ламинарный пограничный слой, образующийся на лобовой части по обе стороны от точки О, ирн 5 < Re < 2-10 отрывается от поверхности трубы в точке а, характеризующейся углом ф 82° (рис. 17.7, а). Увеличение толщины пограничного слоя от минимального в точке О до максимального в точке отрыва а приводит к увеличению термического сопротивления и уменьшению коэффициента теплоотдачи а. Коэффициент а имеет максн.мальное значение в точке О, минимальное — в точке отрыва а. В кор.мовой части значения а вновь увеличиваются за счет разрушения пограничного слоя и образования вихрей, турбулизирующих поток. При значительных числах Рейнольдса (Re > 2-10 ) ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный (точка Ь на рис. 17.7, б) и место отрыва от трубь перемещается по потоку (точка а). Это приводит к улучшению обтекания цилиндра (ср 120") и уменьшению вихревой зоны. [c.191]

Характерной особенностью обтекания цилиндра является отрыв пограничного слоя с образованием вихревого течения в кормовой зоне. При Ре сКеакр = 2-10 (докри- [c.47]

Рис. 2.43. Поперечное обтекание цилиндра вячкой жидкостью безотрывное а) с отрывом струи (6) с образованием вихревой зоны (в)

При осуществлении рабочего цикла по схеме, показанной на рис. 5.6, б, цилиндр заполняется воздухом (впуск), который сжимается. В конце процесса сжатия в цилиндр насосом высокого давления через фореунку под высоким давлением впрыскивается топливо. При впрыскивании оно мелко распыливается и перемешивается с воздухом в цилиндре. Этому также способствует вихревое движение воздуха. Частицы топлива, соприкасаясь с горячим воздухом, испаряются, образуя горючую смесь. Таким образом, процесс смесеобразования происходит только внутри цилиндра, поэтому такие двигатели называются двигателями с внутренним смесеобразованием или дизелями. Воспламенение смеси при работе этих двигателей происходит в результате высокого сжатия воздуха до температуры, несколько превосходящей температуру самовоспла- [c.227]

Воздух, [Перетекающий в процессе сжатия из полости цилиндра в вихревую камеру, вследствие тангенциального расположения соединительного канала приобретает в этой камере интенсивное вращательное движение. Когда вращательное движение воздуха достигает максимальной эффективности, в камеру вводится топливо, которое, воспламеняясь, повышает температуру и давление в ней. При этом начинается перетекание горящих газов в основную камеру сгорания, сопровождающееся интенсивным перемешиванием топлива, не сгоревшего в вихревой камере, с зарядом воздуха в основной камере. Широкий канал, соедин ющий обе полости камеры, позволяет избежать дросселирования воздуха во время процессов сжатия и горящих газов во время расширения. [c.427]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...