Вихри спаривание

Дальнейшее развитие этих трехмерных структур сводится к их полному или частичному спариванию, после чего в конце начального или в переходном участке струи происходит их распад на беспорядочные клубки. На рис 1,3,а представлена схема развития когерентных структур в начальном участке круглой струи [1.50] там же (рис. 1.3,6) в схематическом виде показано парное слияние двух кольцевых вихрей в начальном участке[1.26]. [c.15]

Все крупномасштабные вихри в пределах начального участка [1.8] одинаково влияют на течение вблизи кромки сопла, так как убывание индуцированной вихрями скорости обратно пропорционально расстоянию х, что следует из закона Био- авара и компенсируется соответствующим линейным ростом циркуляции вихрей. На основе этих соображений было развито представление о глобальном механизме обратной связи, возникающей вследствие резкого увеличения циркуляции вихрей во время актов спаривания [1.41]. Бьшо предположено, что каждое спаривание вихрей вдоль течения, сопровождающееся двукратным уменьшением частоты, вызывает отклик на кромке сопла через петлю обратной связи, которая состоит из субгармонической неустойчивой волны, распространяющейся вниз по течению, и акустической волны, распространяющейся вверх по течению. [c.21]

Полагая здесь Ste = 0,017, St = 0,3 и d/Oo < 150, получим fi/f 8 < < 2 , т.е. в пределах начального участка струи может произойти 3—4 попарных слияний кольцевых вихрей. Если в начальном участке круглой струи с начальным ламинарным пограничным слоем реализуется 3-4 спаривания вихрей, то при начальном турбулентном пограничном слое - только 1-2 спаривания. [c.24]

Коллективное взаимодействие большого числа вихрей также может быть описано в рамках невязкой модели Эйлера [1.13]. Проведенные в рамках этой модели расчеты показали тенденцию к спариванию вихрей и к выделению длинноволновых спектральных составляющих. [c.24]

Благодаря механизму неустойчивости Кельвина-Гельмгольца двумерные волны экспоненциально нарастают вниз по течению и происходит их свертывание в вихри. Согласно данным эксперимента процесс свертывания заканчивается в той точке вниз по потоку, где амплитуда основной компоненты с частотой / достигает максимума. При этом происходит возбуждение субгармоники //2, амплитуда которой на три порядка меньше основной. Рост субгармоники ниже по течению на нелинейной стадии развития неустойчивости приводит к спариванию соседних вихрей, причем [c.24]

Что касается местоположения основных источников шума в струе, вернее, в ее начальном участке, то по этому поводу нет единого мнения. Согласно одной точке зрения [1.40], основные источники шума струи расположены в местах спаривания кольцевых вихрей. Такая точка зрения как будто подтверждается измерениями [1.51], показавшими, что струи с начальным ламинарным пограничным слоем в выходном сечении сопла при Мо < 0,45 шумят несколько сильнее по сравнению со струями с начальным турбулентным пограничным слоем, поскольку в первом случае реализуется большее число попарных слияний кольцевых вихрей. [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]

Итак, в описанном эксперименте при L — 170 дБ, St = 0,25 и Мо = = 0,93 в начальном участке струи происходило спаривание вихрей. В эксперименте, описанном ниже в параграфе 4.1, спаривание не имело места. Возможно, это различие о словлено начальными условиями истечения в обоих экспериментах. В обоих случаях на срезе сопла пульсации скорости изменялись по синусоидальному закону. В опытах, описанных в параграфе [c.76]

Таким образом, регулирование эффекта субгармонического резонанса может быть использовано для управления спариванием вихрей и, как следствие, турбулентным смешением [2.45,2.55,2.58] за счет выбора параметров управления - числа Струхаля, отношения частот (1 /2,1 /4,1 /8), амплитуд сигналов и, наконец, сдвига их фаз. [c.93]

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]

НИИ струи процесс спаривания кольцевых вихрей реализуется неоднозначно. [c.134]

Так, при St = 0,34 и q — 32% процесс спаривания подавляется, в то время как при St = 0,67 и q = 17% реализуется только одно спаривание вихрей при q = 0,5% и отсутствии возбуждения первое спаривание происходит в сечении x/d = 1, второе - в сечении x/d = 1,5-2,56, а при xfd > А вихревые кольца разрушаются вследствие их азимутальной неустойчивости. [c.134]

Наиболее перспективным представляется многочастотное (в простейшем случае -двухчастотное) возбуждение струи или слоя смешения на кратных частотах (на основной частоте и ее субгармонике) при фиксированных сдвигах фаз. Известно, что процесс спаривания вихрей в слое смешения является следствием так называемого субгармонического резонанса - нелинейного взаимодействия между волнами с частотой / и субгармонической частотой //2. Следовательно, регулирование эффекта субгармонического резонанса может быть использовано для управления спариванием вихрей и, как следствие, турбулентным смешением [2-5] за счет выбора параметров управления числа Струхаля, отношения частот (1/2, 1/4, 1/8), амплитуд сигналов и сдвига их фаз. [c.169]

Наиболее существенные результаты в изучении когерентных структур получены для плоского слоя смешения и начального участка круглой струи. Так, при визуальных исследованиях слоя смешения бьши обнаружены большие двумерные структуры, имеющие вид опрокидывающихся волн [1.47]. Было установлено, что утолщение слоя смешения происходит вследствие спаривания соседних вихрей каждое такое спаривание приводит к вовлечению в слой смешения незавихренной жидкости и к соответствующему утолщению слоя смешения. Впрочем, другие эксперименты показали, что в ряде случаев (это зависит от начальных условий истечения) спаривание вихрей в слое смешения не является единственно возможным механизмом, определяющим утолщение слоя смешения и эжекцию. В указанных случаях эжекция в основном происходит в процессе развития одиночных вихрей, а не при их попарном слиянии. При исследовании взаимодействия двумерных вихрей в слое смешения были обнаружены трехмерные эффекты. Так, в плоском слое смешения, помимо поперечных периодических вихре- [c.14]

Здесь Xi = U lfi, Ха = a/fii причем — скорость конвекции когерентных вихрей в направлении потока, а - скорость звука, т.е. скорость акустических волн, распространяющиеся от мест спаривания навстречу потоку. Таким образом, выполнение приведенного выше фазового соотношения требует, чтобы на участке от сопла до места г-го спаривания укладывалось целое число гидродинамических и акустических волн. Формула (1.2) может быть представлена в виде [c.22]

Важно отметить, что эффекты повышения широкополосного шума характерны не только для затопленных струй, но и для струй в спутном потоке, а также для коаксиальных струй. Так, например, в работе [3.22] зафиксировано усиление широкополосного шума струи при акустическом возбуждении как центральной струи, так и вторичного кольцевого потока. При этом оказалось, что слой смешения внешней струи гораздо более чувствителен к акустическому возбуждению по сравнению со слоем смешения центральной струи. В обзоре Крайтона [З.б] приводятся данные об экспериментах, выполненных в компании Роллс-Ройс. Эти эксперименты показали, что широкополосное усиление шума струи при низкочастотном возбуждении уменьшается с ростом скорости спутного потока. При Uqo/uo 0,5 возбуждения струи практически не наблюдалось. Высокочастотная киносъемка показала, что в этом случае не происходит спаривания вихрей в основной струе. Эти факты находятся в полном соответствии с данными, полученными в работах [3.10,3.11]. [c.124]

Анализ теневых фотографий, полученных при высокоамплитудном акустическом облучении, позволяет заключить, что генерируемые при этом кольцевые вихри намного превосходят по интенсивности кольцевые вихри в слое смешения начального участка необлученной струи эти последние вихри на фотографиях не просматриваются. Важно отметить, что спаривания генерируемых звуком кольцевых вихрей не наблюдается. [c.138]

На рис. 6.1 в качестве примера представлены мгновенные картины распределения завихренности и давления в меридиональном сечении струи на участке х = (О - S)d, на рис. 6.2 - спектр продольных пульсаций скорости на линии кромки сопла (r/d = 0,5) при продольной координате х, соответствующей точке за первым спариванием кольцевых вихрей, в функции безразмерной частоты St = /во/ио- В целом данные расчета для невозбужденной струи удовлетворительно согласуются с экспериментом [6.9-6.11]. Рассмотрим теперь результаты численного моделирования зависимости числа Струхаля Std = fd/uQ от продольной координаты Xi/d, иллюстрирующей изменение вдоль оси струи интервалов Axi, которые соответствуют первому (г = 1), второму (г = 2) и третьему (г = 3) спариванию кольцевых когерентных структур [6.10]. На рис. 6.3 представлены три зависимости такого рода I) данные корреляционных измерений В.Кибенса [c.157]

В цитированной выше работе выполнены расчеты изменения толщины потери импульса вдоль по потоку при начальных уровнях периодического возбуждения u /uq = О - 10% и числах Струхаля Sts = 0,2 - 4,8 для фиксированного низкого начального значения уровня мелкомасштабной турбулентности о = 0,1% в круглой струе. Показано, что при St < 0,5 толщина в при xjd = onst монотонно увеличивается с ростом уровня периодического возбуждения (рис. 6.19), начиная от = 0,5% при этом не наблюдается попарного слияния вихрей, т.е. субгармоника несущественна. При Sts = 0,6- 1,0 с ростом уровня возбуждения утолщение слоя смешения вдоль по потоку становится немонотонным и происходит одно спаривание вихрей. [c.173]

Спаривание вихрей в слое смешения. Последо-вателыюсть теневых фотографий демонстрирует смешение двух потоков одинаковой плотности под давлением 8 атм и при числе Рейнольдса 850000. Азот течет со скоростью 10 м/с над смесью гелий -аргон, движущейся со скоростью 3,5 м/с. Справа [c.105]

Качественно иная картина процесса начинается с расстояния / = ],66< /. Уже к моменту времени i = Г/4 вихри зацепляются друг за друга, после чего происходит их объединение и образование единой вихревой структуры. При еще меньщем начальном расстоянии спаривание вихрей происходит более регулярно и образующаяся вихревая структура более компактна. [c.339]

В общем случае при взаимодействии вихрей с различными циркуляциями и размерами критическое расстояние зависит от соотношения циркуляций и размеров вихрей. Если начальное расстояние между вихрями меньше критического, возможны два механизма образования вихрей большего размера. Первый - это спаривание вихрей, второй - захват вихря, имеющего метгьшую начальную энергию, более энергичным вихрем. [c.342]

Дальнейшее увеличение числа вихрей в системе приводит к еще более сложным процессам образования больших вихрей. Тем не менее, эти процессы представляют собой последовательные комбир1ации двух основных механизмов спаривания, страивания и т. д. и роста вихрей за счет захвата или разрыва соседних, менее интенсивных вихрей. [c.345]

Таким образом, развитие сдвигового слоя возможно через попарное слияние образующихся вихревых структур. Для этого необходимо, чтобы в спектре начальных возмущений доминировали субгармоники с волновыми числами /е/2 п = 1,2...). Если эти условия не выполняются, то возможны иные механизмы образования крупных вихревых структур и, как следствие, другая картина развития сдвигового слоя. Например, при наложении иа основное течение возмущений с двумя длинами волн - Я, и ЗА, (рис. 6.12) - развитие первичной неустойчивости происходит подобно сценарию, представленному на рис. 6.10. В то же время, этапы развития вторичной неустойчивости существенно различаются. Как ВИД1Ю из рис. 6.12, т = 3,5, происходит спаривание первичных вихревых структур. Дальнейшая эволюция приводит к разрыву средних вихрей в каждой тройке и образованию цепочки двухвихревых структур. Подобный процесс имеет место и при счетверении первичных вихрей, когда в течении возбуждаются основная гармоника и субгармоника с длиной волны 4А,. [c.356]

Это, в частности, приводит со временем к увеличению размеров первичных вихревых структур. Наконец, следует отметить, что, хотя на заключительной стадии Л /2 > Af, абсолютный уровень субгармоники мал, вследствие чего не наблюдается ргзвитие вторичной неустойчивости и спаривание вихрей, как это происходит в сдвиговом слое и в слое смешения. С ростом X, или в терминах координат вихря - по мере приближения к ядру, возмущения на всех частотах затухают. Последнее связано с тем, что в ядре вихря генерируется интенсивное вращательное движение, подавляющее пульсации [Владимиров и др., 1980]. [c.366]

Чтобы изучить взаимодействие возмущений с различными длинами волн, исследоватось развитие возмущений при одновременном возбуждении основной моды и субгармоники с одинаковой амплитудой. В отличие от слоя сдвига спаривание вихрей не происходит. (Его можно было бы наблюдать при Т T, когда длина волны возмущения. мала по сравнению с радиусом кривизны внешнего витка спирали разгонного вихря.) Но качественные изменения имеют место и здесь одни вихревые структуры (через одну) усиливаются, другие - ослабевают (см. рис. 6.17). [c.367]

Общепринятой в настоящее время [Маслоу, 1984] является точка зрения, согласно которой в следе отсутствует субгармонический резонанс, тогда как в слое смешения он является стандартным каналом развития вторичной неустойчивости [Веретенцев, Рудяк, 1987а]. Возможность или невозможность реализации субгармонического резонанса при взаимодействии двух возмущений антисимметричной моды - основного и субгармонического - легко понять из простой кинематической модели, когда след моделируется двумя рядами вихрей с завихренностью разных знаков (дорожка Кармана, см. рис. 6.19а). В результате первичной неустойчивости на частоте ( (или с длиной волны X) исходного основного возмущения образуется дорожка Кармана из вихрей, расположенных в шахматном порядке. Вторичная неустойчивость, следствием которой является спаривание вихрей в каждом из рядов, реализуется на длине волны Тк. Возмущение, развивающееся на этой длине волны. [c.372]

Березинский [6], а позднее Костерлиц и Таулес [116] показали, что ниже этой температуры начинается спаривание вихревых возбуждений систем, при котором образуется связанное состояние вихрь — антивихрь. Выше Гс все такие пары диссоциируют, однако, существование самих вихрей проявляется в корреляции спинов на конечной длине, которая медленно падает с возрастанием температуры. Ниже на основе детального анализа статистической суммы системы будет получена описанная качественно картина фазового перехода [109, 159]. [c.165]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...