Вихри за круговым цилиндром

Аналогичное явление имеет место в следе за круговым цилиндром, который движется в потоке параллельно своей образующей. В диапазоне чисел Рейнольдса 50 < Ке < 500 эта зона содержит чередующиеся вихри противоположных знаков (вихревая дорожка Бенара — Кармана) это явление будет проанализировано в 56. [c.60]

Неподвижный круговой цилиндр обтекается равномерным потоком идеальной несжимаемой жидкости, скорость которого на бесконечности равна и направлена вдоль оси X. Движение жидкости считается плоским, начало системы координат выбрано в центре поперечного сечения цилиндра О. За цилиндром имеется пара вихрей, расположенных симметрично относительно оси х. Доказать, что вихри будут неподвижны относительно цилиндра, если они лежат на кривой [c.365]

В диапазоне 30 < Re < 1500 возможны самые различные типы течений. Непосредственно за плоской пластиной типичен более или менее неподвижный след (см. рис. 2). В случае кругового цилиндра след колеблется из стороны в сторону и периодически появляются вихри переменного знака (рис. 106). В случае диска периодически возникают вихревые кольца. [c.16]

Колебания плохо обтекаемых стержней в потоке газа. Рассмотрим колебания плохообтекаемого тела, например, кругового цилиндра (рис. 7) в потоке газа. Характерным для этих колебаний является возникновение в следу вихревой дорожки Кармана. При отделении от тела одиночного вихря циркуляция изменяется на величину, равную интенсивности вихря. Если за телом образуется вихревая дорожка Кармана, [c.478]

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]

Такое поле может одинаково существовать как в идеальной, так и в вязкой жидкости. В самом деле, движение это безвихревое, а следовательно, повсюду вокруг вихревой линии 2 = 0 уравнения вязкой жидкости при этом не отличаются от уравнений идеальной жидкости, а единственное граничное условие F —о при г —оо одинаково выполняется в обоих случаях. Разница лишь в том, что в идеальной жидкости, где нет диссипации энергии за счет работы сил внутреннего трения, такой вихрь не диффундирует в толщу всего объема жидкости и может сохраняться бесконечно долго, поддерживая указанное установившееся круговое движение частиц без притока энергии извне в вязкой же жидкости для поддержания такого движения необходимо сообщение энергии от источника завихренности, например от вращающегося в жидкости тонкого цилиндра, а если такой источник исчезнет, то постепенно затухнет и движение жидкости. [c.432]

Перейдем к рассмотрению несколько более сложного потока. Возьмем только что изученное теоретическое обтекание круглого цилиндра и наложим на него круговой циркуляционный поток вокруг вихря (42), причем сам вихрь поместим в центр контура цилиндра. Такое обтекание в отличие от предыдущего, бесциркуляционного , будем называть циркуляционным обтеканием цилиндра. Подобный поток будет наблюдаться в действительности, если обтекаемый цилиндр вращать вокруг оси тогда окружающая цилиндр жидкость, увлекаемая внутренним трением, придет в круговое, циркуляционное движение, которое сложится с бесциркуляционным обтеканием цилиндра и даст картину, напоминающую рассматриваемое теоретическое обтекание основное отличие между теоретическим и действительным обтеканием произойдет из-за отрыва жидкости от поверхности, а также за счет возникновения поперечных, перпендикулярных к плоскости [c.244]

В ОДНОЙ из старых моделей вводятся два симметрично расположенных за круговым цилиндром точечных вихря, как показано на рис. 23 (ср. рис. 13). Этой модели, которой мы обязаны Фепплю, уделялось значительное внимание ввиду ее чрезвычайной математической простоты, интересной теории ее устойчивости и связи ее с моделями вихревых дорожек ( 56). Если вихри расположены на кривой 2гу = ([7], стр. 155), где [c.113]

Вихревая дорожка Кармана за круговым цилиндром при Re = 105. Расширяющаяся сперва спутная струя, показанная на двух предыдущих снимках, развивается в два параллельных ряда шахматно расположенных вихрей. Теория Кармана, построенная без учета вязкости, показывает, что такая дорожка устойчива при отношении ее ширины к продольному расстоянию между вихрями, равном 0,28. Визуализация движения в воде осуществляется электролитическим способом. Фото Sadatoshi Taneda [c.59]

След за круговым цилиндром во многих аспектах подобен следу за плоской пластиной. Когда число Рейнольдса превышает некоторое критическое значение, за цилиндром формируется пара вихрей. Эта пара растягивается в направлении потока, становится несимметричной и в конце концов разрушается и сносится вниз по патоку, распространяя завихренность попеременно на обе стороны следа. При умеренно больших числах Рейнольдса не всегда существует начальная пара вихрей, и так как поверхность разрыва, сходящая с поверхности цилиндра, неустойчива, она свертывается в отдельные вихри с образованием вихревой пелены. Таким образом, вихревое движение определенной частоты существует при любом числе Рейнольдса, и вниз по потоку распространяется двойной ряд вихрей. При ббльших числах Рейнольдса, скажем более Ке = 2500, вихри рассеиваются по мере образования, поэтому двойной ряд вихрей не может существовать. На задней стороне цилиндра вихри периодически отрываются, пока число Рейнольдса не достигнет значения Ке = 4 -10 — 5 -10 . При этих значениях числа Рейнольдса течение в следе становится турбулентным. Как и в случае плоской пластины, хвостовая пластина за цилиндром предотвращает отрыв вихрей и оказывает сильное влияние на сопротивление цилиндра, уменьшая коэффициент сопротивления от 1,1 до 0,9 [11, 12]. Пластина эффективна на расстоянии первых четырех-пяти диаметров вниз по потоку. Если два вязких слоя на каждой стороне следа не взаимодействуют друг с другом в области, гдо они имеют тенденцию к свертыванию в вихрь, то не возникает стабилизирующего механизма, закрепляющего определенвое периодическое образование вихрей. Поэтому вязкие спои разрушаются независимо друг от друга [121. Давление за пластиной или цилиндром мевьше, чем давление [c.85]

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]

В пограничном слое и в области отрыва, где течение является турбулентным [26]. В интервале чисел Рейнольдса от 135 до 2700 при диаметрах цилиндров от Уг до 10 см и скорости воды 3 см/с между продольными рядами труб не замечено образования дополнительных завихрений или турбулентности [27]. Вихри возрастают до максимального размера, определяемого межтрубным пространством, и затем постепенно затухают. При тесном шахматном расположении труб турбулентный след за каждой трубой значительно сужается. Теплопередача наиболее эффективна на тех участках поверхности кругового цилиндра, которые соприкасаются с областями отрывного течения. Теплопередача в трубных пучках [8, 29] была исследована Бергелином и др. [30]. [c.107]

Обтекание кругового цилиндра с циркуляцией. Наложим на поток, рассмотренный в предыдущем примере, плоский вихрь, ось которого совместим с осью цилиндра. Осуществить такой вихрь можно, например, вращая цилиндр, находящийся в жидкости, вокруг его продольной оси. Мы рассмотрим случай, когда движение в поле этого вихря происходит по направлению враще-яия часовой стрелки, т. е. в сторону, противоположпую тому на-прав.лению, которое мы принимаем за положительное. [c.192]

При переходе к пределу, когда вязкость равна нулю, необходимо сохранять действительную картину потока в вязкой жидкости. Так в случае кругового цилиндра поток отрывается от поверхности в виде двух вихревых пелен, переходящих в вихревые системы Кармана эту картину потока следует сохранить и в предельном случае. Картина потока, рассмотренная в гл. П1, когда поток плавно течет до задней стороны цилиндра, очевидно неприменима и не может служить даже приближенным изображением действительного потока, за исключением разве передней стороны цилиндра (фиг. 14). Точка на цилиндре, в которой поток отрывается от поверхности, и характер образующихся вихрей зависят от величины вязкости однако легко видеть, что эта характеристика потока не может исчезнуть, когда вязкость стремится к нулю. 11усть поверхность тела (фиг. 67) окружена вихревой пеленой эле- [c.89]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...