Вихрей разрушение

Известно, что на разгон некоторой массы с помощью сил трения следует затратить энергию, равную удвоенной величине кинетической энергии разогнанной массы. Такую энергию отдает колесо в меж-лопастном канале, разгоняя массу жидкости в объеме вихря. Разрушение вихря также сопряжено с затратой энергии, которая в данном случае равна кинетической энергии вихря. [c.166]

Сборник объединяет работы, опубликованные автором в научных журналах в 1957-1998 гг. Предложены вариационные принципы газовой динамики без дополнительных ограничений и магнитной гидродинамики при бесконечной проводимости. Выведены полные системы законов сохранения газовой динамики и электромагнитной динамики совершенного газа. Дано аналитическое решение задач оптимизации формы тел, обтекаемых плоскопараллельным и осесимметричным потоками газа, а также формы сверхзвуковых сопел. Построены точные решения уравнений Навье—Стокса для стационарных течений несжимаемой жидкости, воспроизводящие вихревые кольца, пары колец, образования типа разрушения вихря , цепочки таких образований и др. [c.2]

Исследование вихревых образований в потоках вязкой жидкости оказалось в более выгодном положении, поскольку их экспериментальные наблюдения и многочисленные расчеты к моменту их аналитического представления были уже хорошо известны. Прежде всего это относится к разрушению вихря и к паре разрушений вихря , которым посвящена обширная литература. [c.5]

С 1950-х годов значительное внимание уделяется экспериментальному, численному и аналитическому изучению вихревого образования, которое наблюдается в закрученных вокруг оси потоках и получило название разрушения вихря . Этому явлению посвящена обширная литература. Ниже, при исследовании разрушения вихря будет дан обзор основных работ по этой теме [18-27]. [c.202]

В этом подразделе рассматриваются осесимметричные закрученные вокруг оси течения идеальной и вязкой жидкостей [28]. Среди них найдены аналитические представления вихревых колец с различными поперечными сечениями [10, 29], монолитных вихревых образований типа разрушения вихря [29, 30], пары вихревых колец [29] и др. [c.203]

На основе решения (3.59) дадим аналитическое представление разрушения вихря простейшей структуры с потенциальной закруткой потока вокруг оси [30]. Частный вид этого решения имеет вид [c.213]

В момент возникновения турбулентные вихри имеют крупные размеры и низкие частоты пульсаций. В дальнейшем происходит перенос этих вихрей потоком, их разрушение, рост частоты пульсаций. Крупномасштабные вихри несут основную долю энергии пульсационного движения, которое передается вихрям малого размера. В последних кинетическая энергия турбулентности переходит в теплоту в результате вязкого трения. Распределение энергии пульсаций по частотам носит название энергетического спектра пульсаций. Имеются и другие более сложные параметры, характеризующие микроструктуру турбулентного потока [4]. [c.257]

На рис. 5.12 приведены результаты расчета по уравнениям (5.21) осевой и вращательной скоростей по длине расширяющегося канала. Характерной особенностью расширяющихся закрученных потоков является образование зоны "разрушения вихря определяемой условием и<0 [3], Профиль осевой скорости при этом становится вогнутым. Изменяя границу поверхности по определенному закону, можно получить разнообразную форму области "разрушения вихря [3], но при всех условиях ее передние и задние контуры являются "тупыми . [c.111]

При Re 5-10 практически с самого начала развивается турбулентный пограничный слой. Если жидкость втекает из большого объема в трубу, имеющую острую кромку на входе, то в начале трубы образуются вихри, приводящие к быстрому разрушению ламинарного пограничного слоя. [c.201]

Беллами-Найте. Разрушение вихря в цилиндрической трубе. - В кн. Труды американского общества инженеров-механиков. Теоретические основы инженерных расчетов. Т. 2. Пер. с англ. М. Мир, 1976, с. 280. [c.169]

В каждой движущейся области разрушения структуры энергия передается от основного (прямолинейного) движения к вращательному, и каждая область разрушения может рассматриваться просто как движущийся генератор вихрей, расположенный вблизи границы подслоя. Непрерывная потеря кинетической энергии пря- [c.301]

Для открытой атмосферы характерно турбулентное движение воздуха. Согласно теории А. Н. Колмогорова и А. М. Обухова [32], диффузное выравнивание концентрации вихрей происходит лишь в самых мелкомасштабных неоднородностях, которые из-за наличия вязкости выпадают из каскадного разрушения вихрей. [c.14]

Некоторые общие характеристики турбулентного течения в трубах и механизм переноса импульса обсуждались в гл. 6. Было показано, что у стенки существует универсальный турбулентный профиль скорости ( закон стенки ). Разрушение ламинарной структуры течения и образование турбулентных вихрей приводят к резкому возрастанию турбулентной вязкости жидкости. Согласно теории пути смешения Прандтля увеличение вязкости сопровождается также существенным увеличением турбулентной теплопроводности. Мы рассмотрим эту простую модель процесса теплообмена при турбулентном течении и проанализируем ее следствия. [c.184]

Вследствие того, что скорость в следе не совпадает по величине и направлению со средней, встреча лопасти рабочего колеса с вихрем, вызванным следом, будет сопровождаться ударом. Вызываемое этим разрушение входных кромок лопастей рабочего колеса в значительной мере увеличивается при нависании лопаток направляющего аппарата над скругленной поверхностью нижнего кольца, как это имеет место в быстроходных радиально-осевых и поворотно-лопастных турбинах. [c.90]

Это обстоятельство значительно усложняет обработку данных по теплообмену в такой полости в обычном критериальном виде. При некоторых геометрических соотношениях полости увеличение числа Грасгофа не сопровождается соответствующим увеличением числа Нуссельта. В частности такой характер зависимости числа Нуссельта от числа Грасгофа имеет место при h/H=2/3 и малых значениях 1/1 =1/6 и объясняется разрушением первой формы течения и заменой её второй формой с противоположным направлением вращения вихря. При больших значениях 1/L, когда переход из первой формы течения во вторую сопровождается формой течения с двумя вихрями, отмеченная нерегулярность практически отсутствует. [c.180]

Другая точка зрения [1.34] состоит в том, что именно разрушение азимутальной однородности тороидальных вихрей ближе к концу начального участка ответственно за генерацию большей части шума струи. [c.34]

При соответствующем выборе частоты слабых акустических возмущений можно либо усилить попарное слияние вихрей в начальном участке струи, либо ослабить спаривание или вызвать раннее разрушение когерентных структур, что в конечном счете позволяет генерировать или ослаблять турбулентность, увеличивать или уменьшать шум струи. [c.41]

Механизм подавления пульсаций на оси струи при воздействии высокочастотных возмущений обусловлен быстрым ростом неустойчивости ламинарного слоя сдвига вблизи сопла и, следовательно, сворачивание в вихри и их последующее разрушение происходит на более коротком участке, чем при отсутствии возбуждения. Этим как бы задерживается или ослабляются последующие попарные слияния вихрей [2.69]. [c.81]

В первой модели предполагалось, что шум генерируется при разрушении волны неустойчивости, во второй - в процессе спаривания вихрей. Обе модели хорошо описывают рост широкополосного шума струи при ее низкочастотном возбуждении, а первая из них - и обратный эффект, т.е. уменьшение широкополосного шума струи при высокочастотном возбуждении. В этом последнем случае ближе к соплу разрушаются высокочастотные волны разрушаясь, они задерживают рост последующих волн, являющихся потенциальными источниками шума. [c.127]

Таким образом, небольшие колебания режима вызывают в этой области значительные смещения вала, которые легко переходят в циклические вихревые движения. При возникновении вихрей ламинарное течение масла становится турбулентным, в связи с чем резко возрастает трение и тепловыделение в подшипнике. В масляном слое возникают кавитацион-. ные процессы, приводящие к разрушению материала додшипника. [c.341]

Обратимся к решению (3.59) при Ь = 0. Среди прочих течений вязкой или идеальной жидкости оно позволяет воспроизвести один из типов разрушения вихря. Это явление описано Верле [18] и послужило предметом многочисленных исследований. Обзоры работ по изучению этого вихревого образования можно найти в [19-24]. Там же и в альбоме Ван Дайка [25] представлены фотографии явления при обтекании под углом атаки треугольного крыла с острой передней кромкой, а также в трубах с закрученным вокруг оси потоком. На фотографиях течений в статьях Лейбовича [21] и Эскудиера [23] видна структура вихревых образований. Вихревая система утолщения ( пузыря ) включает либо один сомкнувшийся на оси кольцевой вихрь [23], либо два, один из которых вложен в другой [21, 23]. В работах [19-23] проведена аналогия между вихревым образованием и отрывом потока вязкой жидкости от [c.212]

Шестое представление. Т. Дж. Блэк /269/, изучив известные результаты экспериментов С. И. Клайна, Г. А. Эйнштейна и других, предложил свою теорию турбулентности пристенного слоя. По Т. Дж. Блэку, основная роль случайных турбулентных пульсаций в потоке со сдвигом состоит не в непосредственном и локгшьном переносе осредненного импульса, а в порождении сильной трехмерной неустойчивой с фукту-ры подслоя. Эта неустойчивость в свою очередь вызывает быстрое разрушение структуры потока в подслое, которое повторяется во времени и пространстве на всей поверхности, обтекаемой турбулентным потоком. Это явление Блэк представляет в следующем виде имеется более или менее равномерно расположенная на поверхности система зон, в которых происходит разрушение структуры подслоя. Эта система движется по потоку со скоростью, примерно равной скорости перемещений турбулентных возмущений в слое. В движущейся зоне разрушения структуры энергия передается от основного движения к вращательному и каждая зона разрушения рассматривается как движущийся генератор вихрей. Непрерывная потеря кинетической энергии в этой зоне требует непрерывного локального оттока среды от стенки. В результате каждое разрушение поперек основного потока и образует непрерывные вихревые листки, расположенные под некоторым у1 лом к стенке. [c.26]

Пространственно-временньш корреляции характеризуют возникновение и-последующее разрушение турбулентных вихрей. В этом случае, как указывалось ранее, определяются статистические связи в двух точках пространства при наличии сдвига по времени. Если за. время Лт вихри переносятся без изменения, то-корреляционные функции должны совпадать, если вихри и.зменяются, то корреляция имеет тенденцию к затуханию. [c.269]

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]

Камера рабочего колеса соединяется с облицовкой отсасывающей трубы сопрягающим поясом 14, представляющим также сварную конструкцию (рис. III. 14, е). К камере такой пояс приваривается либо встык, либо в нахлестку двойным швом, либо посредством накладки 12. Также посредством накладки этот пояс приваривается к облицовке отсасывающей трубы. Кроме того он усиливается ребрами 13. Нередко наблюдались случаи разрушения сопрягающих поясов, вызванные его недостаточной прочностью. Причиной этого, по-видимому, являлись собственная частота колебаний пояса и его креплений, близкая к часоте пульсаций давления вызванных вихрями сходящимися с рабочего колеса и наличие остаточных напряжений, неизбежных при стыковой сварке пояса без накладок, как это делалось. Применение накладок и ребер, ужесточающих пояс и усиливших сварные соединения, хорошая связь с бетоном значительно увеличили его прочность. [c.84]

Изучению этого процесса посвящен ряд исследовательских работ, в большинстве которых изучены аналогичные процессы в цилиндрических и нецилиндрических трубах (24, 47, 48], приводящие к резкому нарушению циливдричности потока. В основном применительно к условиям существования потока в циливдрических трубах построена и работа [46], и в ней использованы зависимости, справедливые для цилиндрических потоков в трубах как до разрушения вихря, так и после него. Не рассматривая движений в неограниченной среде и правомерности переноса зависимостей, справедливых для цилиндрического потока в трубе, на вращающиеся струи в неограниченной среде, а также перехода в цилиндрических трубах к резко выраженному нецилнндрнческому потоку, условимся воспринимать теорию Бенджамина только как вариант теории цилиндрических течений в трубах. [c.80]

Однако при таком представлении безразмерная основная частота озо/о) возрастает с числом Рейнольдса, так что полная безразмерная энергия, которая содержится в этом универсальном спектре, не является универсальной постоянной. В связи с этим интересно отметить, что oiq/w достигает единицы прп конечных числах Рейнольдса порядка 10 . Таким образом, очевидно, что с увеличением числа Рейнольдса безразмерная энергия первичного движения постепенно уменьшается и становится равной нулю вблизи Re ------= 10 . К сожалению, оказалось, что для таких больших чисел Рейнольдса нет надежных эксперимептальиых данных. Тем не менее интересно обсудить физический смысл этого утверждения. По-видимому, с увеличением числа Рейнольдса выбрасываемые первичные струи разрушаются, переходя в случайное турбулентное движение на все более ранней стадии развития, пока наконец при разрушении подслоя вся энергия, теряемая первичным движением, сразу непосредственно передается случайным турбулентным вихрям, и переносящие импульс струи перестают существовать как отдельные образования. Возможно, необходимо определить два полностью развитых режима турбулентного течения. Один из ных существует от момента перехода до числа Рейнольдса, при которол энергия первичного (или крупновихревого) движения надает до нуля, а другой соответствует всем числам Рейнольдса, превышающим упомянутое выше значение. Однако иока еще слишком рано говорить о том, можно ли настоящую теорию, которая в основе своей относится к первому пз этих режимов, применить (возможно, в несколько измененном виде) ко второму режиму, или при. отсутствии четко определяемого первичного движения необходимо обратиться к чисто статистическому методу. Очевидно, что для дальнейшего исследования потребуются дополнительные экспериментальные данные, полученные при очень больших числах Рейнольдса. [c.315]

Мелкомасштабная Т., возникаюпшя в результате последовательного каскада большого числа пространственных и временных бифуркаций, приводящих к полно.му разрушению первичных структур, в конце концов оказывается устроенной настолько сложным образом, что идентифицировать структуры можно не во всяких печениях. Эго можно сделать, напр., в сильно неоднородных и анизотропных течениях, когда на топологию структур существенно влияют динамич, и кинематич. ограничения, связанные с геометрией потока. Примерами подобных структур могут служить продольные вихри в сдвиговых течениях, генерируемые вблизи седловых точек поля скорости крупномасштабных структур, рябь и гюдковы на спиральных вихрях при обтекании вращающихся тел (рис. 8). Такие структуры обнаруживаются не только в области перехода, но и в полностью развитом турбулентном течении. Интересна [c.182]

В очень редких случаях разрушение может быть вызвано отрывной формой кавитации. На одном из агрегатов Канакер-ской ГЭС [43] из внутренней поверхности нижнего обода рабочего колеса, на продолжении линии каждой лопасти образовались глубокие борозды. Ширина этих борозд достигала 50 мм, а наибольшая глубина 12 мм. По очертанию эти борозды были подобны параболам с вершинами у концов соответствующих лопастей. Разрушение в рассматриваемом случае было вызвано, по-видимому, кавитацией в вихрях, образующихся при отрыве потока от выходных кромок лопастей рабочего колеса. [c.58]

Однако отождествление плавления и разрушения не имеет физического обоснования, поскольку переход металла в жидкое состояние не означает его разрушения, так как силы межатомного взаимодействия по причине своей центральности при этом не разрушаются. Разругав ие, а для жидкости - кавитаг ия — это образование в системе новой свободной поверхности (за искчючением внешней) происходящее лишь после перехода метай ю через ряд последовательных структурных состояний. Известно, что кавитация жидкости возникает при больших значениях числа Рейнольдса после появления турбулентных вихрей, которые, как известно, представляют собой диссипативные структуры жидкости. [c.76]

Падение давления в направлении центра приводит к тому, что в ядро реального вихря могут всасываться различные посторонние тела В этом смысле весьма характерны вихри, возникающие в атмосфере Их всасывающая способность весьма велика. В частности, вихри-смер чи, возникающие над поверхностью крупных водяных бассейнов, ура ганные ветры, тайфуны на своем, пути часто производят катастрофиче ские разрушения. [c.99]

Согласно одной точке зрения [3.21,3.23], основные источники шума расположены в местах попарного слияния кольцевых вихрей (см. гл.1). Другая точка зрения [3.15] состоит в том, что именно разрушение азимутальной однородности тороидальных вихрей, образование азимутально распределенных субструктур и взаимодействие этих структур ответственны за генерацию большей части шума струи. В рамках этой гипотезы могут бьггь объяснены эффекты изменения широкополосного шума струи при ее акустическом облучении. Так, поскольку низкочастотное возбуждение усиливает нулевую моду и задерживает развитие высших азимутальных мод [c.126]

Корпус клапана сваривается из двух литых частей, что обеспечивает их высокое литейное качество. Пар от котла подводится по горизонтальному патрубку. Со стороны, противоположной входу пара, устанавливается вертикальное ребро, препятствующее появлению горизонтального вихря, возбуждающего изгибные колебания штока клапана и способствующего его усталостному разрушению. Пар из стопорного клапана направляется к корпусам регулирующих клапанов по перепускным трубам. Таким образом, стопорный клапан перепускными трубами присоединяется к турбине. Как мы уже знаем (см. 3.11), при пуске турбины ее корпус расширяется от фикспункта, расположенного в зоне выхода отработавшего пара, в сторону переднего подшипника вместе с перепускными трубами. Корпус стопорного клапана закрепляют на специальной гибкой конструкции, давая холодный монтажный натяг перепускным трубам (растяжка перепускных труб в холодном состоянии). После прогрева корпуса турбины и его теплового перемещения по фундаментным рамам натяг исчезает и не возникает усилий со стороны перепускных труб, препятствующих свободному расширению турбины по фундаментным рамам. [c.168]

Разрушение, обусловленное ротационной неустойчивостью подсистемы, сопровождается каскадным процессом переноса энергии упругих деформаций с больших масштабов L,+i на меньшие L, вплоть до микромасштаба Lq, где остаток энергии упругих деформаций расходуется на образование новой поверхности разрыва (процесс подобен каскадному дроблению вихрей при турбулизации течения жидкостей). Если доля энергии упругих деформаций т, расходуемая в диссипативных процессах при переходе с одного структурного уровня на другой, не зависит от L, т.е. Т1 = onst, то из закона сохранения энергии с учетом диссипации [c.179]

В-четвертых, аппарат инвариантных Г-интегралов методологически связал механику разрушения с целым рядом классических дисциплин, таких, как теория тяготения, теория электричества и магнетизма, теория вихрей, теория крыла, теория дислокаций и др. [c.362]

Проведено экспериментальное исследование [С.22] динамического срыва в области передней кромки на колеблющихся по углу атаки профилях, в частности профиле NA A0012 и нескольких его модификациях. В нем детально изучен процесс развития срыва. Общие качественные его черты были одинаковы для всех рассматривавшихся профилей независимо от того, развивался ли срыв постепенно, в виде возвратного течения от задней кромки, или наступал сразу, вследствие разрушения ламинарного пузыря или отделения турбулентного пограничного слоя вблизи передней кромки. Во всех случаях у передней кромки образовывался вихрь, который срывался и перемещался назад, вызывая большие переменные подъемную силу и момент. Прежде чем срыв начинал проявляться в величине подъемной силы или момента, на профилях уже возникало заметное возвратное течение. В случае профиля NA A0012 при типичных для вертолета числах Рейнольдса и малых числах Маха явление динамического срыва включало в себя образование вихрей на передней кромке, вызванное быстрым перемещением вперед точки отрыва потока, возникшей у задней кромки. Дополнительная информация по этим вопросам имеется также в работах [М.1, М.2]. [c.818]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...