Течение, вихревая дорожка

При равномерном поступлении в мундштук М (рис. 5.176) воздух проходит через узкую щель Щ, за которой образуется турбулентный поток. Образующаяся при таком течении вихревая дорожка является источником щелевого тона, основная частота которого обратно пропорциональна периоду следования вихрей. По существу система мундштук + щель представляет собой сложную автоколебательную систему, теоретическое описание которой — серьезная проблема. Вихри, выходящие из щели, поочередно проходят слева и справа от язычка Я, вызывая его вибрацию. Язычок оказывает периодическое воздействие на столб воздуха в трубе. Возникающие в столбе импульсы сжатия, добежав до открытого конца трубы, отражаются в виде импульсов разрежения и возвращаются к щели через время Т = 2И с I — длина трубы, с — скорость звука в воздухе), управляя поступлением воздуха через щель. Таким образом, основная частота V] = ИТ формируется резонаторной системой. Однако можно вдувать воздух так, чтобы в трубе одновременно существовали два импульса сжатия, и мы услышим звучание трубы на частоте первого обертона (удвоенной частоте). [c.112]

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]

Однако структура потока типа вихревой дорожки существует в относительно узком диапазоне чисел Re. При увеличении Re картина течения в следе изменяется. Тем не менее дальнейшее развитие теории идеальной жидкости и применение вычислительной техники позволили достаточно надежно рассчитывать не только сопротивление давления при обтекании простейших цилиндрических тел, но решать гораздо более трудные задачи (например, нестационарные обтекания крыловых поверхностей сложных конфигураций [2]). [c.394]

PH, отрываются от поверхности тела и сносятся в аэродинамический след. Таким образом, возникает течение с. отрывом пограничного слоя и появление в аэродинамическом следе цепочки вихрей такая последовательность вихрей носит название вихревой дорожки Кармана (рис. 77). [c.125]

Распространение волн сжатия и разрежения в быстро движущихся каналах под влиянием ускорений вихревой дорожки —характерная особенность течения в действующей ступени турбомашины. В этом основное отличие нестационарного потока в реальной ступени от квазистационарного потока в смещаемых относительно друг друга решетках. [c.245]

Изучение большого числа двумерных задач на ЭВМ подтвердило, что эт и решения обладают высокой устойчивостью. Во-первых, вихревые структуры, в том числе вихревые дорожки при больших т, суммарные и распределенные аэродинамические характеристики повторялись в расчетах разных авторов с точностью, которую обеспечивает использованная ЭВМ. Во-вторых, незначительные сбои в счете, например искажения координат и величин циркуляций 1-2 дискретных вихрей в следе, не приводили к существенному искажению последующего решения и всегда носили локальный характер. В-третьих, при расчете строго симметричных течений, например обтекания пластины [c.77]

И пограничный слой утолщается, переходя в вихревую дорожку, в которой энергия непрерывно уносится вихрями вниз по течению (рис. 22). [c.35]

В системе координат, начало которой выбрано посредине регулярной части следа, комплексный потенциал течения может быть приближенно заменен комплексным потенциалом бесконечной вихревой дорожки, выведенным в предыдущем пункте. [c.359]

Расположим ось х посредине между цепочками и направим ее в сторону движения. Если иа наше течение наложить равномерный поток, скорость которого равна —К, то вихревая дорожка будет покоиться, цилиндр будет двигаться со скоростью У — V, а жидкость на бесконечности будет иметь скорость —V (исключая окрестность вихревого следа). Динамические условия при этом ие изменяются. [c.360]

При числах Рейнольдса 100 течение нестационарно, и вихри срываются поочередно. Область следа вытягивается, и формируется вихревая дорожка Кармана. Так как область следа довольно велика, преобладает сопротивление давления. [c.25]

Вырезы у задней кромки профиля или разделительная пластина, оказывающие слабое влияние в стационарном потоке, способствуют росту донного давления при нестационарном режиме донного течения. Вырезы у задней кромки профиля снижают сопротивление благодаря их стабилизирующему влиянию на присоединенные вихри, свойственные возникающему стационарному донному течению, которые на профилях без вырезов нестационарны и периодически сбегают вниз по потоку с образованием вихревой дорожки. Разделительная пластина также оказывает стабилизирующее действие. [c.18]

Обтекание вязкой жидкостью тел цилиндрической формы рассчитывалось в ряде работ, большинство из которых имело скорее методический или поисковый характер из-за трудностей достаточно точной аппроксимации уравнений Навье — Стокса и граничных условий для внешней задачи обтекания. В некоторых работах, например [5—7], были получены стационарные отрывные области за телами как при малых числах Рейнольдса, так и при довольно значительных (до нескольких сотен), хотя известно из экспериментов, что при числах Рейнольдса, больших —40, течение за телом становится неустойчивым и возникают вихревые дорожки Кармана. Этот факт некоторые исследователи связывают с различной природой физической и математической неустойчивости течения в отрывной области, однако строгого и убедительного подтверждения такого мнения еш,е нет. Численные решения подобного рода при достаточно высоких числах Рейнольдса можно рассматривать как численные эксперименты, полезные для понимания свойств решений уравнений Навье — Стокса. [c.236]

Кузнецов О. М.,Попов С. Г., Величины параметров головной части вихревой дорожки в плоском течении за телом, Вестник МГУ, Сер. I, Математика и механика, VII—VHI, № 4, 111—117 (1969). [c.307]

Спонтанное нарушение симметрии — одна из фундаментальных идей современной физики. В гидродинамике классическими примерами потери симметрии в первоначально симметричном потоке могут служить вихревая дорожка Кармана, течение в нло-ском диффузоре или возникновение вихрей Тейлора между двумя вращающимися цилиндрами. Описание этих явлений можно найти в обычном курсе гидродинамики. [c.27]

Ширина вихревой дорожки характеризует обтекаемость тела. Теория пограничного слоя позволяет найти положение точки срыва струй. Поэтому в обш,ем случае произвольного контура более точно утверждать, что ширина вихревой дорожки будет пропорциональна расстоянию между точками срыва струй. Для круглого цилиндра при ламинарном внешнем потоке положение точек срыва близко к ф = 90°, а поэтому принимаемая нами гипотеза (1) приближенно выполняется для реальных течений маловязкой жидкости. [c.366]

В.ЧЗКОЙ жидкости. Рассуждения, приводящие к понятию установившегося течения жидкости, неубедительны. Теория идеальной жидкости с большим успехом применяется для расчета неустановившихся течений. Потенциальные течения жидкости, математически возможны, но они могут быть неустойчивыми. Вероятно, что беспорядочные вихревые движения в слсде, теоретически вводимые при изучении течения идеальной жидкости, мало отличающегося от потенциального течения (например, течения Кармана с бесконечными вихревыми дорожками), являются удовлетворительной математической моделью процессов, наблюдаемых при больших числах Рейнольдса. Следует считать, что задачи с симметричными условиями могут и не иметь устойчивых симметричных решений. Таким образом, парадоксы теории идеальной жидкости могут являться парадоксами топологического переуп-рощения и парадоксами симметрии [4], [c.64]

Систематические расчеты показали, что по сравнению с безотрыв-m.iM обтеканием (см. рис. 4.1) на всех углах атаки при наличии отрыва на носке течение стационарным ис станови тся из-за поочередного о6-ра 1оваиия иихрей разного направления. В этом случае предельное (при больших т ) течение является периодическим, сопровождающимся образованием вихревой дорожки. [c.87]

В результате при больших т след принимает вид симметричной вихревой дорожки (рис. 4.13). Аналогичные вихревые структуры пшуча-ются и в случае набегания на пластину однородного погока, скорость которого Uo = onst и перпендикулярна пластине, а фронт составляет с ней угол, отличный от нуля. Во всех этих случаях наличие достаточно большой несимметрии (постоянной или временной, например, начальной) приводит к тому, что течение не становится симметричным, даяе если угол атаки станет равным строго 90°. С течением времени след за пластиной принимает периодический характер. Хотя процесс формирования течений в этих случаях происходит по-разному и различна его продолжительность, окончательные структуры при больших т получаются качественно одинаковыми и представляют собой шахматные вихревые дорожки. [c.94]

Внезапное начало движения плоской пла-СТШ1КИ. Пластинка продвинулась из состояния покоя на 5,02 своей ширины. Картина течения все еще симметрична, хотя позднее она превратится в колеблющуюся вихревую дорожку. Согласно наблюдениям, длина рециркуляционной области растет пропорционально времени в степени 2/3. (Taneda, Honji, 1971] [c.40]

Вихревая дорожка Кармана за круговым цилиндром при Re = 200. Этот снимок, сделанный на другой жидкости (и в другой стране), оказался соответ-ствуюшим такому моменту времени, что картина течения обладает замечательным сходством с картиной, представленной на предыдущем снимке. Течение происходит в аэродинамической трубе малой турбулентности вверх по потоку от цилиндр вводится тонкая пелена табачного дыма. Фото Gary Коор-mann [c.58]

Вихревая дорожка за иилиидром. Каждая из двух серий искровых теневых фотографий, сделанных со скоростью 30 ООО кадров в секунду, охватывает одну треть периода схождения вихрей с поверхности кругового цилиндра. Слева показано чисто дозвуковое течение при числе Маха невозму- [c.132]

Рис. 37. Осциллографическая регистрация колебаний скорости в турбулентном течении вверху) и иеременная вихревая дорожка (внизу). (С любезного разрешения Гуггенхеймовской лаборатории но аэронавтике, Калифорнийский технологический институт.)

Главы 6—14 образуют законченное целое в них делается попытка дать подробное описание двумерного движения с единой точки зрения функций комплексного переменного при этом широко применяется конформное отображение, теорема Чаплыгина — Блазиуса и ее обобщения. В главе 6 исследуются потенциальные течения в главе 7 рассматривается простое крыло Жуковского, глава 8 посвящена источникам и стокам. В главе 9 подробно рассматривается движение цилиндра и дается обобщение теоремы Кутта — Жуковского, охватывающее случай ускоренного движения (п. 9.53). Глава 10 содержит изложение теоремы Шварца — Кристоффеля о конформном отображении и ее некоторые непосредственные приложения в главах 11, 12 даются дальнейшие приложения с целью изучения прерывных течений с отрывом струй и образованием каверн в потоке за цилиндром, сюда включено также описание изящного метода Леви-Чивита. Глава 13 посвящена рассмотрению прямолинейных вихрей, вихревой дорожки Кармана и сопротив.1с-нию, вызванному вихревым следом за телом. В главе 14 рассматривается. 1вумерное волновое движение жидкости. [c.10]

Изучая звучание лопаток в воде, Гонвер [34] наблюдал кавитацию в центрах вихрей, образующих дорожки Кармана за лопатками, Интересно, что именно кавитация в центрах вихрей позволила фотографировать вихревые дорожки в следе при изучении частоты звучания и ее зависимости от геометрии задней кромки и параметров течения. [c.215]

На кормовой части обтекаемого тела всегда происходит отрыв пограничного слоя с выносом газа во внешнее течение с образованием вихрей и большой потерей энергии. Явление отрыва пограничного слоя при ленточном шлифовании наблюдается в местах огибания бесконечной лентой роликов лентопротяжных механизмов и сложнофасонных копиров. В результате за кормовой частью этих элементов образуется область, в которой распределение давления сильно отличается от распределения давления, соответствующего участкам прямолинейного движения абразивной ленты. За роликами на некотором расстоянии образуются определенная последовательность вихрей, которую называют вихревой дорожкой Кармана . Вихревые дорожки в общем случае не устойчивы. [c.194]

В случае, когда в течение вводятся малые возмущения частоты / какой-либо одной моды, первичная неустойчивость будет развиваться именно на этой частоте. Типичные результаты расчетов приведены на рис. 6.18. Расчет течения проводился вплоть до расстояний, г = х/0 = 600. При возбуждении антисимметричной моды наблюдается формирование синусоидального следа (см. рис. 6.18а, 1 =2,81). На начальной линей1юй стадии развития возмущения форма возмущения остается синусоидальной, увеличивается лишь его амплитуда. Затем начинают проявляться нелинейные эффекты, форма возмущения перестает быть синусоидальной и формируется вихревая дорожка типа дорожки Кармана. Если в течении возбуждается возмущение варикозной моды, то его развитие приводит к формированию симметричной относительно осевой линии следа вихревой дорожки (рис. 6.186). [c.370]

В заключение этого параграфа в качестве примера сложного поведения течения при росте числа Рейнольдса перечислим бифуркации следа за перпендикулярным набегающему потоку цилиндром кругового сечения (ср. Морковин (1964)). При Re lO происходит смена устойчивости и вместо монотонного плавного обтекания за цилиндром образуется пара стационарных вихрей. При Re > 40 эти вихри начинают поочередно отрываться от цилиндра,, замещаясь новыми вихрями, и уплывать вниз по течению, образуя вихревую дорожку Кармана, При Re > 100 вихри заменяются быстро турбулизирующимися областями поочередно отрывающихся пограничных слоев. При Re > 10 пограничные слои турбулизируются еще до отрыва, точка отрыва продвигается вниз по течению,, турбулентный след сужается и сопротивление уменьшается кризис сопротивления). При Re lO турбулентный след расширяется и сопротивление растет. Наконец, при Re lO след начинает колебаться, как целое. При наличии у жидкости свободной поверхности все эти явления могут видоизменяться, и на них еще наложатся так называемые корабельные волны. В стратифицированной жидкости все они будут сопровождаться генерацией различных видов внутренних волн. [c.123]

Третья составляющая сопротивления получается благодаря интегралам импульса и давления на коротких сторонах (соответствующих основаниям цилиндра в 87), одна из которых находится в не13озмущенной жидкости, а другая пересекает вихревую дорожку. Течение в обоих этих местах потенциальное и — если пренебречь действием движущегося вместе с телом источника — установившееся, следовательно, к нему можно применить обычное уравнение Бернулли. Выполнение вычисления даст для этой составляющей величину [c.149]

Частота вихрей в дорожках Кармана, образующихся позади круглых цилиндров, т. е. количество вихрей, отрывающихся от цилиндра в единицу времени, впервые была тщательно исследована экспериментально Г. Блейком, Д. Фуксом и Л. Либерсом [Ч. Регулярные вихревые дорожки образуются только в области чисел Рейнольдса УZ>/v примерно от 60 до 5000. Для чисел Рейнольдса, меньших 60, течение позади цилиндра ламинарное — такого же типа, как на первых двух фотографиях, изображенных на рис. 1.6 для чисел Рейнольдса, больших 5000, позади цилиндра происходит полное турбулентное перемешивание. В указанной области чисел Рейнольдса имеет место однозначная зависимость безразмерной частоты [c.44]

Смотреть страницы где упоминается термин Течение, вихревая дорожка : [c.750] [c.106] [c.222] [c.269] [c.40] [c.99] [c.133] [c.359] [c.4] [c.91] [c.147] [c.149] [c.89] [c.96] [c.339] [c.355] [c.143] [c.147] [c.31] [c.32] [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...