Вихри за телом

При движении жидкости с малыми скоростями (малые числа Маха) для создания минимального сопротивления следует закруглять носовую часть тела и удлинять хвостовую, чтобы уменьшить образование вихрей за телом. [c.234]

Вихри образуются попеременно сверху и снизу цилиндра, при этом на цилиндр будут воздействовать силы в вертикальном направлении. Датчики могут измерять усилия, воздействующие на цилиндр, или перемещение цилиндра. Датчики также могут быть разных типов пьезоэлектрические, тензорезисторы, электрические, магнитные, оптические и др. Возможно также применение датчиков, регистрирующих вихри за телом обтекания. [c.37]

Противоречащий наблюдениям результат об отсутствии воздействия потока на движущееся s нем тело объясняется тем, что благодаря силам вязкости (которые в рассматриваемых схемах течения отсутствовали) будет срыв потока с поверхности н образование за телом вихрей (рис. 16.14), а ие плавное обтекание, как это изображено на рис. 16.13. Присоединенный вихрь, определяемый постулатом Жуковского — Чаплыгина, представляет своеобразный учет вязкости при изучении движения крылового профиля в идеальной жидкости. [c.273]

При обтекании тела вязким потоком за ним образуются вихри. Они за счет энергии потока постепенно увеличиваются в размере и по достижении определенной (критической) величины отрываются от тела. При достаточно больших числах Re (10 - -10 ) вихри отрываются поочередно с двух сторон от тела и образуется регулярная вихревая дорожка Кармана [104]. При отрыве вихря на теле возникает импульс силы, который приводит к образованию вибрации и шума. [c.168]

Другие методы визуализации потоков. В некоторых случаях полезно дополнить или заменить наблюдения при помощи интерференционных методов или шлирен-метода использованием других способов визуального наблюдения потока. К таким способам относятся применение волокон шелка, дыма, масляных пленок на обтекаемой потоком поверхности, а также использование струек или сеток с нитями Для наблюдения картины вихрей за обтекаемым телом. [c.278]

Наибольшее распространение получили вихревые расходомеры с телом обтекания, которое находится на пути потока и измеряет направление движения обтекающих его струй. При уменьшении проходного сечения их скорость растет, давление снижается. За миделевым сечением скорость уменьшается, а давление постепенно восстанавливается. На передней стенке тела обтекания создается повышенное давление, а на задней — пониженное. Пограничный слой после миделева сечения отрывается от тела и под влиянием пониженного давления за телом образует вихри. Образование вихрей с обеих сторон происходит поочередно, возникает дорожка Кармана. [c.363]

Предположим, что твердое тело, погруженное в покоящуюся жидкость, начинает двигаться. При покое жидкости завихренности не было, следовательно, в условиях справедливости теоремы Лагранжа, вихри образоваться не могли, и движение останется во все дальнейшее время безвихревым. Если в некоторый момент времени благодаря нарушению условий теоремы Лагранжа завихренность в идеальной жидкости была создана, то в дальнейшем, при сохранении этих условий, движение будет вихревым. В действительности приходится наблюдать как образование, так и исчезновение вихревых движений. Главной причиной этого служит наличие в жидкости внутреннего трения, особенно существенного в тонком пограничном слое на поверхности обтекаемого тела и в аэродинамическом следе за телом. [c.159]

Механизм вязкого отрыва отличен от механизма описанного в гл. V инерционного срыва безвихревого потока идеальной жидкости с выступающих острых кромок тела. При наличии вязкого отрыва непосредственно за ним в так называемом ближнем следе возникают сложные нестационарные попятные движения с замкнутыми линиями тока. Эти похожие на вихри образования периодически отрываются от тела (вспомнить описанный в 77 процесс автоколебаний цилиндра в потоке), уносятся потоком, разрушаются и создают в дальнем следе за телом хаотическое турбулентное движение (см. 99). [c.447]

Рассмотрим движение воздуха в плоскости, перпендикулярной к осям вихрей. Вначале разберем случай, когда имеется только один вихрь, простирающийся в обе стороны до бесконечности. Воздух движется по окружностям в направлении вращения вихря со скоростью, прямо пропорциональной его интенсивности и обратно пропорциональной длинам окружностей. Такое движение (в дальнейшем будем называть его циркуляционным) встречается всюду вокруг вихря, за исключением его центральной части, или ядра, где частицы воздуха перемещаются как во вращающемся твердо.м теле, т. е. со скоростью, пропорциональной расстоянию до оси вихря (рис. 2). [c.118]

Сопротивление давления. Опыт показывает, что при увеличении скорости потока наступает такой момент, когда картина обтекания тела резко изменяется за телом появляются вихри, которые регулярно или нерегулярно отрываются от тела и уносятся потоком вдаль, образуя так называемую вихревую дорожку (рис. 10.34), растворяющуюся где-то вдалеке от тела тело и вихревая дорожка обтекаются слоистым потоком. [c.301]

Итак, образовавшееся утолщение быстро раскручивается и увеличивает свои размеры за счет соседних частиц. За телом в области СМ возникает вихрь. Вследствие симметрии такой же вихрь (но с вращением в противоположную сторону) образуется и в области С М. Картина обтекания приобретает вид, показанный на рисунке 10.37. Вихри обтекаются потоком, отчего они все больше раскручиваются, а затем тем же потоком отрываются от тела и уносятся вдаль. Вместо оторвавшихся вихрей появляются новые, и эта картина периодически или не-периодически повторяется. [c.303]

Из теоремы Лагранжа следует, что в идеальной жидкости, находящейся под действием объемных сил с однозначным потенциалом и движущейся баротропно, не может быть вихрей, так как нет условий для их образования. Можно сказать и наоборот, что, если вихри путем нарушения ранее перечисленных условий были созданы в идеальной жидкости, то они уже не смогут исчезнуть, и движение сохранит свою вихревую структуру. В действительности приходится постоянно наблюдать как образование, так и исчезновение вихревых движений.. Главной причиной этих явлений служит неидеальность жидкости, наличие в ней внутреннего трения. Как уже ранее упоминалось, в практически интересующих нас случаях внутреннее трение играет роль лишь в тонком пограничном слое на поверхности обтекаемого тела и в аэродинамическом следе тела, т. е. в жидкости, которая прошла сквозь область пограничного слоя и образовала течение за кормой обтекаемого тела. Здесь, в тонком пограничном слое и образуется завихренность жидкости. Иногда в следе за телом завихренность быстро угасает, и поток в достаточном удалении за телом становится вновь безвихревым. В других случаях сошедший с поверхности тела слой завихренной жидкости распадается на отдельные вихри, которые сносятся уходящим потоком и сохраняются даже на сравнительно больших расстояниях от тела. Таковы, например, отдельные вихри, наблюдаемые в виде воронок в реках за мостовыми быками , или пыльные смерчи, возникающие в ветреную погоду. Внутреннее трение не является единственной причиной возникновения вихрей. Так, в свободной атмосфере вдалеке от твердых поверхностей возникают непосредственно в воздухе грандиозные вихри — циклоны и антициклоны. Причиной этих вихреобразований служит отклонение движения воздуха [c.213]

В некоторых случаях (см. фото 11, 12) вихревой след за телом состоит из двух цепочек вихрей. Его можно рассматривать как части вихревой пелены, свернувшиеся в сосредоточенные вихри. В связи с этим мы должны будем развить теорию двух цепочек вихрей. [c.354]

Постоянное образование за обтекаемым телом новых вихрей означает, что тело испытывает определенное сопротивление, так как иначе не соблюдался бы закон сохранения энергии. Для вычисления сопротивления можно было бы воспользоваться законом сохранения энергии, но для этого надо знать диаметр ядра вихрей. Другой способ вычисления сопротивления, основанный на теореме о количестве движения, не требует знания указанного диаметра. Такое вычисление было выполнено Карманом. Измеряя фотографический снимок вихревой дорожки и скорость вихрей относительно тела. Карман в результате своих вычислений получил для коэффициента сопротивления значения, хорошо совпадающие со значениями, определенными экспериментальным путем. Опыт показывает, что размеры вихревой дорожки зависят от размеров тела, однако установить эту зависимость теоретическим путем до сих пор не удалось. [c.251]

В общем случав начальные малые возмущения способствуют формированию беспорядочно перемешанных больших и малых вихрей, и тело начинает испытывать значительно большее сопротивление, чем вследствие трения. Эти вихри часто препятствуют смыканию линий тока за телом и создают несимметричное распределение давления. Течение в следе в зависимости от числа Рейнольдса является ламинарным или турбулентным. В области следа применимы предположения теории пограничного слоя, но если вязкий сдой станет толстым, эти предположения нарушатся. [c.82]

Из работ, посвященных интегрированию нестационарных уравнений Навье — Стокса, отметим недавно опубликованные работы [8, 9], где применялась неявная схема, в которой предполагалось, что величина вихря в какой-либо точке поля зависит от значений функции тока и вихря в соседних точках в тот же момент времени. В отличие от явных схем, применяемых в более ранних работах, неявная схема позволяет достаточно точно учесть нелинейные эффекты и, что не менее важно, избавиться от искусственной неустойчивости, вносимой явной схемой. Путем расчетов удалось проследить за образованием вихревых дорожек за телами прямоугольной формы при Ке до 650. Сравнение с экспериментом показало общее сходство картин течения, однако наблюдались значительные расхождения в частоте отрыва вихрей [9]. [c.236]

При вихревой кавитации каверны наблюдаются в центре вихрей, образующихся в зонах, где имеются большие касательные напряжения. (В этом случае каверны могут быть перемещающимися или присоединенными.) Вихревая кавитация была обнаружена раньше других типов кавитации, так как она часто возникает на концах лопастей гребных винтов. Этот тип кавитации часто называют концевой кавитацией. На фиг. 1.8 приведена фотография, полученная с помощью высокоскоростной киносъемки, на которой показана присоединенная вихревая кавитация на гребном винте. Следует отметить, что относительно вращающегося винта этот тип кавитации значительно ближе к установившейся, чем любой из предыдущих типов. Концевая кавитация возникает не только на гребных винтах при обтекании внешним потоком, она также встречается и в каналах, например на концах лопастей осевых насосов. Концевая кавитация не является единственным примером вихревой кавитации. На фиг. 1.9 показана кавитация в следе за телом, образовавшемся вследствие отрыва пограничного слоя от сферы. В этом случае кавитация возникает не на поверхности тела и не вблизи него, а на границе зоны отрыва потока. Это кавитация вихревого типа. Поскольку течение очень неустойчиво. [c.23]

Местом резких изменений скорости являются, во-вторых, поверхности раздела в жидкости. При обтекании тел потоком может возникнуть движение жидкости в кормовой части, направленное в сторону, противоположную общему направлению потока. На границе между этим обратным движением и основным потоком образуются вследствие больших сил трения вихри, ядра которых, как мы знаем, состоят из вращающихся частичек. Следовательно, изучая движение без вращения частиц, мы должны исключить из своего рассмотрения и область за телом, в которой находятся ядра вихрей и вращающиеся частицы, попавшие сюда из пограничного слоя. [c.159]

Иначе обстоит дело при испытаниях моделей, частично погруженных в воду, например при испытании в гидроканале моделей корпусов кораблей, лодок гидросамолетов, глиссеров и т. д. Кроме явлений, которые имеют место при движении тела внутри жидкости (образование пограничного слоя, вихрей и т. д.), здесь возникают специфические явления, связанные с наличием свободной поверхности воды. Они заключаются в том, что при обтекании передней части тела вода поднимается выше уровня, который она имеет в спокойном состоянии, за телом—опускается ниже этого уровня (фиг. 232). Вследствие этого за кормой тела распространяются по поверхности воды волны, которые представляют собой периодические вертикальные движения частиц воды, происходящие под действием силы тяжести. Работа, затрачиваемая на образование волн, представляет собой работу так называемого волнового сопротивления. Так как для моделей судов, лодок гидросамолетов и т. п. волновое сопротивление [c.584]

Однако, если обтекаемое тело таково, что в плоскости 22 Vy и малы по величине, то при практическом проведении вычислений можно значительно упростить последнюю формулу и, в частности, распространять интегрирование не на бесконечную плоскость, а лишь на область, которая получается в пересечении плоскости 22 со спутной струей. Условие, что Vy и малы в плоскости 22, означает, в частности, что за телом не должно быть вихрей с осями, параллельными потоку такие вихри образуются, например, за крыльями вследствие обтекания их торцов (см. фиг. 124). [c.600]

Наличие таких вихрей и вообще наличие в плоскости 22 значительных по величине составляющих Vg и может привести к тому, что р будет значительно отличаться от/> ). Но если условие о малости Vy и выполнено, то, как показывают опыты, давление в спутной струе, имея максимум в кормовой точке тела, при удалении от тела быстро убывает и уже на небольшом расстоянии за телом становится практически равным р . Поэтому при надлежащем выборе плоскости 22 можно считать, что во всех ее точках р=р и, следовательно, можно пренебречь вторым слагаемым в последней формуле. [c.600]

В области непосредственно за телом, если его кормовая часть имеет круто закругленную форму или срезана, возникает пара противоположно вращающихся вихрей. Эта область при возрастании чисел Рейнольдса вытягивается вдоль потока, вихри становятся несимметричными, поочередно с одной и другой стороны [c.603]

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]

Рассмотрим тонкий кавитирующий профиль, совершающий вблизи свободной поверхности колебания малой амплитуды по закону /г х, t) в потоке жидкости, имеющем постоянную скорость Уоо. [69]. Предположим, что каверна замыкается далеко за телом, что соответствует малым числам кавитации и. Отрыв струй происходит в произвольных фиксированных точках нагнетающей и засасывающей сторон профиля. В качестве схемы замыкания каверны примем схему М. Тулина с двойными спиральными вихрями, уже рассмотренную в гл. И. [c.176]

Нестационарные течения среды вызывают генерацию звука. Периодич. срыв вихрей за плохо обтекаемым телом порождает вихревой звук. При натекании струи на препятствие может возникнуть т.н. клиновый тон, это явление используется в газоструйных излучателях. Интенсивный звук генерируется высокоскоростными турбулентными течениями. Наир., интенсивность авука, порождаемого реактивной струёй стартовой ступени ракеты, достигает 150 дБ на расстоянии 100 м. Прикладные проблемы А. д. с., связанные с аэродинамич. генерацией звука в высокоскоростных потоках, составляют предмет аэроакустики. [c.42]

Если тело произвольной формы движется равномерно в безграничной жидкости, лишён110Й трепня, так, что жидкость смыкается за телом, сонротивленне давления Xj равно нулю (см. Д Аламбера — Эйлера парадокс). При движении тела в вязкой жи.цкости за телом образуются вихри, не позволяк]щие жидкости [c.467]

Причиной аэродинамического шума является образование вихрей в аэродинамическом следе за телом, обтекаемым потоком воздуха. Образование вихрей в следе тесно связано с лобовым сопротивлением тела хорошо обтекаемые формы меньше способствуют вихреобразовинию, вследствие чего при прочих равных условиях обладают меньшим уровнем шума. [c.106]

В вихревом расходомере ВЭПС (табл. 5.36) в качестве тела обтекания используется призма, которая одновременно служит одним электродом электромагнитного преобразователя, второй электрод находится за телом обтекания. Магнитное поле создается постоянным магнитом. В расходомерах ДРВ-1, СВА и других, характеристики которых приведены в той же таблице, применяется ультразвуковой метод измерения частоты вихрей Кармана. [c.363]

Даже упрощенная картина дугового разряда, движущегося под действием магнитного поля, демонстрирует сложность рассматриваемого явления. При этом не учитывается нестационарность обтекания проводящего канала, связанная с вихрями (дорожками Кармана), образующимися в отрывных зонах за плохообтекаемым телом, которое представляет собой движущийся проводящий канал. Обычно вихри за плохообтекаемыми телами мало влияют на траекторию движения тела ввиду значительной инерционности самого тела. Обтекаемый канал электрической дуги, движущейся под действием магнитного поля, имеет незначительную инерционность, поэтому сход вихрей приводит к поперечным перемещениям и нерав1юмерному продольному движению отдельных участков канала. Это вызывает существенные колебания параметров, изменяется длина дуги, и напряжение колеблется в диапазоне 15 % с частотой, близкой к частоте схода вихрей за ци- [c.67]

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]

Картину течения в следе за осесимметричным телом, например ва сферой, можно представить следующим образом при очень малых числах Рейнольдса пшрина следа увеличивается с ростом числа Рейнольдса. При этом застойная зона, состоящая из заторможенной жидкости за телом, отделяется от основного потока вихре- [c.96]

Если передняя плоскость [11) проведена на большом расстоянии перед телом, то можно считать, что во всех ее точках скорость равна скорости невозмущенного телом потока V, а давление равно атмосферному давлению /> . Так как частицы жидкости, проходя-шие возле неподвижной новерхности тела, затормаживаются, то за телом образуется область, состоящая из этих затормон енных частиц, которая называется спутной струей или следом тела. Вследствие того, что вблизи поверхности тела действуют значительные силы трения, в спутной струе имеет место вращение частиц. Здесь могут быть, как увидим в дальнейшем, и отдельные вихри, возникающие нри обтекании тела. Примерное расиреде-ление продольных скоростей в плоскости (22), проведенной за телом, показано па фиг. 243. Спутная струя проявляется в виде характерной впадины в профиле продольной скорости. [c.598]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...