Кельвина — Гельмгольца неустойчивость

Кельвина — Гельмгольца неустойчивость [c.334]

Кавитация при вибрации 164 Кельвина — Гельмгольца неустойчивость 109, 213 Кипение пленочное, пузырьковое 224, 252, 255, 256 [c.352]

Класс М. п. весьма обширен. В него входят семейство дрейфовых неустойчивостей (дрейфовая универсальная, дрейфово-диссипативная, дрейфово-температурная и т. д.), связанных с градиентами концентрации и темп-ры плазмы неустойчивости типа Кельвина — Гельмгольца в движущейся как целое плазме с неоднородным профилем скорости конусные неустойчивости, связанные с анизотропным распределением электронов и наличием конуса потерь токово-конвективная неустойчивость и др. (см. Неустойчивости плазмы). Источниками энергии для М. ц. могут служить неоднородность плазмы и удерживающего её магн. поля, неравновесные распределения частиц по скоростя.м, относительное движение заряж. компонент и пр. [c.138]

А. При начальном ламинарном пограничном слое на срезе сопла в слое смешения (x/d < 1) формируется по существу двумерная пространственная неустойчивость Кельвина-Гельмгольца с характеристиками, которые [c.22]

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]

Рис. 14. Неустойчивость по Гельмгольцу и Кельвину.

Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца в стратифицированном сдвиговом течении. Длинная труба прямоугольного сечения, первоначально горизонтальная, заполнена водой поверх окрашенного соляного раствора. Примерно в течение часа происходит свободная диффузия жидкостей, а затем труба внезапно наклоняется на угол 6°, приводя в движение обе жидкости. Соляной раствор [c.87]

Рассмотренный тип неустойчивости относится к неустойчивости Кельвина -Гельмгольца. [c.172]

Что касается так называемой основной зоны неустойчивости уравнения Матье (связанной в нашем случае с неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца), в которой возмущения нарастают со временем моно- [c.51]

Таким образом, длинноволновая неустойчивость определяется скоростью вибраций аш и при заданной скорости не зависит от частоты. В частности, такой же порог будет в пределе низких частот, когда мы фактически имеем дело с неустойчивостью поверхности раздела двух жидкостей, движущихся с постоянной скоростью. Это обстоятельство и дает нам основание связывать основную зону неустойчивости с неустойчивостью Кельвина—Гельмгольца. [c.52]

Расчеты показали также, что, как и следовало ожидать, вязкость оказывает слабое влияние на основную зону неустойчивости, соответствующую неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. [c.55]

Очевидно, что для некоррелированных вибраций ( 1 = 2 = скз = = 1/2) неравенство (4.1.45) выполняется тождественно, состояние с плоской границей раздела устойчиво относительно малых возмущений при любых амплитудах вибраций, т. е. в этом случае эффект инерционной стабилизации за счет вертикальных вибраций оказывается сильнее, чем эффект вибрационной дестабилизации из-за возникновения неустойчивости Кельвина-Гельмгольца под действием горизонтальных вибраций. [c.166]

В 3.4 рассмотрена устойчивость описываемой системы при линейных вибрациях высокой частоты вдоль оси симметрии системы. Показано, что в этом случае возникает еще один дестабилизирующий механизм, связанный с неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца. [c.182]

Неустойчивость границы раздела движущихся жидкостей при ро1 7 р02 называют неустойчивостью Кельвина - Гельмгольца. [c.170]

Подчеркнем, что подобные солитоны могут возникнуть самопроизвольно благодаря развитию собственной неустойчивости в системе. Так, в недавних экспериментах [23] было обнаружено, что неустойчивость Кельвина-Гельмгольца, связанная с наличием перегиба скорости в профиле течения, может привести к генерации антициклонических солитонов Россби (рис. 19.12). Эти солитоны дрейфуют против направления вращения системы. По свойствам и условиям существования такой солитон подобен Большому Красному пятну Юпитера [23, 29]. [c.409]

До тех пор, пока мы рассматриваем жидкость как абсолютно невязкую, ничто не мешает возможности конечного скольжения на поверхности, по которой соприкасаются две массы. На такой поверхности завихренность ( 239) бесконечна, и поверхность можно назвать вихревым слоем. Наличие вихревого слоя совместимо с динамическими условиями для стационарного движения однако, как уже давно заметил Гельмгольц ), стационарное движение неустойчиво. Простейший случай имеет место, когда плоский вихревой слой разделяет две массы жидкости, движущиеся с различными скоростями, но без внутреннего относительного движения — задача, рассмотренная лордом Кельвином в его исследовании влияния ветра на волны 2). В приведенном ниже рассуждении метод лорда Кельвина применен для определения закона отклонения от стационарного движения в некоторых простейших случаях плоской поверхности раздела. [c.364]

В главе 5, подготовленной Н. М. Тереховой, приводятся результаты численного моделирования неустойчивости сверхзвуковых струй. Рассмотрены варианты для расчетных (изобарических) и нерасчетных (слабо неизобарических) свободных потоков. В последних принимается во внимание наличие продольного искривления границы струи и возникающих вследствие этого активных центробежных сил. Показано, что наряду со сдвиговыми бегущими волнами (неустойчивость Кельвина—Гельмгольца) в слое смешения могут иметь место когерентные структуры, связанные с неустойчивостью Тейлора — Гертлера. Определены критические числа Рейнольдса потери устойчивости для волн разного вида. Приводится методика расчета акустического излучения (так называемых широкополосных шумов). Изучаются особенности нелинейного взаимодействия в режиме резонансных триад. [c.4]

СДВИГОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ КЕЛЬВИНА — ГЕЛЬМГОЛЬЦА [c.124]

Как отмечалось выше, образование рельефа связано с неустойчивостью Кельвина - Гельмгольца, т.е. рельеф представляет собой типичную волну на границе раздела встречных потоков. Специфика заключается лишь в том, что вследствие гармонического изменения направления относительного движения потоков волна в среднем остается на одном месте (имеет "замороженный" в системе отсчета полости профиль). При этом квазистационарный рельеф обладает теми же свойствами, что и волна, возникающая на границе стационарных встречных потоков. Характерным для обоих случаев является изменение формы волны с увеличением ее амплитуды - формирование острых гребней (фиг. I, е). [c.34]

Таким образом, по схеме а) при достаточно больших числах Бонда Во разрушение происходит из-за развития так называемой неустойчивости Рэлея — Тейлора, а по схеме б) при достаточно больших числах Вебера We — из-за развития так называемой неустойчивости Кельвина — Гельмгольца. Естественно ожидать, что чем больше I или превышение чисел Бонда и Вебера по сравнению с критическими значениями (We — We и Во — Boj ), тем процесс разрушения будет происходить быстрее. Критические значения чисел Бонда Во и Вебера We ц 2п должны [c.258]

Задача исследования, которая в общей постановке обсуждалась в 3.1, сводится к нахождению взаимосвязи (пик. Функция со = со (А ) позволяет установить характер волнового движения и условия гидродинамической неустойчивости. Именно, если при любых волновых числах к величина со вещественна, то на границе существуют волновые движения, которые не растут (и не затухают) во времени. Если же в какой-то области чисел к величина со становится комплексной вида со = Oyj + /со,, где O/j и со, — вещественная и мнимая части, то поверхность раздела будет прогрессивно во времени отклоняться от начального состояния. Гидродинамическая неустойчивость в системе, обладающей относительным движением фаз, называется неустойчивостью Гельмгольца (или, согласно [30], Кельвина—Г ельмгольца). [c.147]

В течение последних 20 лет известные успехи были достигнуты в численном моделировании волн конечной амплитуды (нелинейная теория). Линейная теория способна ответить только на вопрос о границе устойчивого и неустойчивого состояний и не может предсказать реальную форму волн и их эволюцию во времени. Экспоненциальный рост амплитуды волн при возникновении неустойчивости, предсказываемый линейной теорией, сам по себе предполагает, что эта теория выходит за пределы своих возможностей, как только такой рост начинается. В реальном процессе восстанавливающие силы (поверхностного натяжения, инерции, массовые) быстро нарастают с увеличением амплитуды волн, которая всегда остается конечной в гравитационных пленках. На основании численных исследований в рамках нелинейной теории были получены некоторые практически полезные результаты [43], однако они, как правило, не могут быть представлены в виде прость(х аналитических соотношений основные тенденции, следующие из численных решений, описываются обычно качественно. В частности, важный качественный вывод делается Холпановым и Шкадовым [43] в отношении влияния трения со стороны газового потока (т " ) на форму волновой поверхности жидкой пленки. Оказывается, начиная с некоторого значения т" (при заданном расходе жидкости Fq), увеличение касательного напряжения приводит к уменьшению амплитуды волн, чего никак нельзя было бы предположить на основе анализа в рамках линейной теории Кельвина—Гельмгольца. [c.171]

Таким образом, по схеме а при достаточно больших числах Бойда Во pa.jpymemie происходит из-за развития так называемой неустойчивости Рэлея — Тейлора, по схеме б при достаточно больших числах Вебера We — из-за развития так пазшшемой неустойчивости Кельвина — Гельмгольца. Естественно ожидать, что чедг больше I или превышение числа Бонда и Вебера по сравнению с критическими значениями (We—We, , и Во—Воц.), тем процесс разрушения будет происходить быстрее. Критические значения чисел Бойда Во, .4л и Вебера We 2л должны определяться из опыта, так как распад капель и пузырьков всегда происходит вследствие появления нелинейных, конечных по амплитуде возмущений на сферической (а не плоской) поверхности. [c.163]

Тангенциальным разрывом является поверхность раздела двух жидкостей с разл, термодвнамич. параметрами, движущимися относительно друг друга с нек-рой скоростью, нараллельвой границе раздела. Примером тангенциального Р. м. служит магнитопауза как граница раздела между магнитосферой и солнечным ветром. На тангенциальном разрыве обычно развивается неустойчивость Кельвина — Гельмгольца с инкрементом [c.249]

При теоретическом исследовании линейной устойчивости слоя смешения (неустойчивость Кельвина-Гельмгольца) в качестве исходного задается профиль скорости в виде гиперболического тангенса, характерный для сформировавшегося ламинарного слоя смешения. Между тем в выходном сечении формируется ламинарный пограничный слой Блаузиуса, для которого характерна неустойчивость Толмина-Шлихтинга. Однако в теориях линейной устойчивости слоя смешения перестроение профиля скорости от пограничного слоя Блаузиуса до струйного профиля скорости никак не учитывается. [c.23]

Это приводит к выводу, что расстояние и — u t от точки отрыва до зоны перемешивания, где модель Гельмгольца теряет силу при данной длине волны X, будет проп< ционально V"p/p. Для каверн, заполненных воздухом, р/р с 7 , а для каверн, заполненных паром, р/р 30 ООО следовательно, в обоих случаях, согласно анализу Кельвина, надо ожидать, что неустойчивость свободных линий будет невелика. [c.88]

Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца наложенных потоков. Нижний поток воды движется злево быстрее, чем верхний. Вода содержит краску, ко юрая флуоресцирует при освещении верти-кальны.м лазерным световым ножом. Более быстрый поток получает синусоидальные во .муще- [c.87]

Наличие положительного мнимого корня у комплексной частоты означает неустойчивость течения. Заметим, что мнимая часть в точности совпадает с выражением (4.9) для инкремеггга в задаче о вихревой пелене, т. с. это в чистом виде неустойчивость Кельвина - Гельмгольца, обусловленная тангенциальным разрывом аксиальной скорости А1У. Причем влияние степени закрутки. 9 полностью отсутствует. Из (4.45) следует также справедливость допущения 011 1. [c.189]

Рис. 4.16. Дисперсиоппыс кривые при малых волновых числах 5 = 0,35 < S r, а = О, т = -I 1 - неустойчивая мола Кельвина - Гельмгольца 2 - нейтральные моды 3 - длипповолновая аппроксимация для и со, 4 - резонансные волновые числа. / - длинноволновая

Характер дисперсионных кривых свидетельствует о наличии резонансных взаимодействий между неустойчивой модой и нейтрально устойчивыми волнами, что и является причиной образования выделенных зон неустойчивости [Loiseleux et al, 1998]. Схематично такой механизм продемонстрирован на рис. 4.18. Здесь q - номер зоны неустойчивости q = - первая зона слева от A = k , feg 1 и 2 волновые числа для левой и правой границ г/-й зоны. В точке k = kq слияние двух нейтральных мод o i и приводит к генерации неустойчивой моды Кельвина - Гельмгольца. А при fe = fe 2 резонансное взаимодействие неустойчивой моды с нейтральной волной со приводит к [c.196]

Рассмотрим планету, имеющую атмосферу, т.е. газовую оболочку, ограниченную снизу твердой подстилающей поверхностью, или самую внешнюю область газожидкой планеты. В атмосферных потоках значение числа Рейнольдса Ке обычно превышает Ке , я поэтому течения являются турбулентными. Турбулизация атмосферных течений возникает из-за их деформации при обтекании неровностей подстилающей поверхности, либо при потере гидротермодинамической устойчивости крупномасштабным потоком под воздействием повышенных значений градиентов температуры и скорости ветра. В свободной атмосфере основной причиной возникновения турбулентности является потеря устойчивости внутренних гравитационно-сдвиговых волн. Разрушение подобных волн может вызываться первичной или вторичной неустойчивостью. Первичная неустойчивость (неустойчивость Кельвина-Гельмгольца) развивается в сдвиговом слое между потоками с различными скоростями, если в большей части волнового слоя Ке<Ке . При вторичной неустойчивости поток в среднем устойчив, а [c.22]

Как следует из линейной теории 1.3, при воздействии горизонтальных вибраций на поверхность раздела несмешивающихся жидкостей может наблюдаться как резонансная неустойчивость, так и неустойчивость Кельвина-Гельмгольца. В высокочастотном пределе резонансная неустойчивость вытесняется в коротковолновую область, где она подавляется вязкостью, неустойчивость же Кельвина-Гельмгольца слабо зависит от вязкости и сохраняется в высокочастотном пределе. Можно ожидать, что именно с этой неустойчивостью связан наблюдающийся в экспериментах волновой рельеф. Упрощение, достигаемое использованием высокочастотной асимптотики, позволяет не ограничиваться линейной теорией, но изучить и нелинейные надкритические режимы, по крайней мере при малых надкритичностях. [c.114]

Условия начала динамического уноса капель с поверхности пленки потоком газа. Условия дробления пленкп или динамического срыва капель с пленки газом определяются механизмом, приводящим к неустойчивости Кельвина — Гельмгольца. Этот механизм характеризуется числом Вебера We g, равным отношению динамического воздействия к капиллярным силам. Мерой динамического воздействия газожидкостного потока на волновую поверхность пленки является касательное напряжение Xis (при турбулентном течении (у — Уд) ). Полагая, что аналогично дроблению капель (см. 2 гл. 2) опасными для плепки являются волны с длинами меньше толщины пленок б и амплитудами порядка б, можно получить, что мерой капиллярных сил будет величина 2/6. Тогда условие начала динамического уноса можно записать в виде [c.213]

При изучении процессов потери устойчивости в гидродинамических течениях и потоках исторически основное внимание было отдано крупномасштабным возмущениям — бегущим волнам, которые в пристенных течениях обобщенно называют волнами Толлмина—Шлихтинга, а в свободных сдвиговых слоях — волнами Рэлея или Кельвина — Гельмгольца. В осесимметричной струе могут реализоваться несколько видов таких неустойчивых колебаний, определяемых наличием разных шкал длин и кривизны — толщины сдвигового слоя и разных радиусов искривления в азимутальном и продольном направлениях. Установлено, что шум сверхзвуковой струи, ее акустическое излучение связаны с этими колебаниями сдвиговой неустойчивости. Если исключить из рассмотрения излучение на дискретных частотах, закономерности которого определяются обратной связью через дозвуковую часть слоя смешения или колебаниями диска Маха, а также излучение акустических волн со сверхзвуковыми фазовыми скоростями, то для невысоких сверхзвуковых скоростей потока шум струи определяется только динамикой волн в слое смешения. Э го так называемые широкополосные шумы. Ясно, что при изучении механизма подобного излучения необходимо понимание закономерности развития пульсационного процесса в потоке. [c.119]

Гипотеза о наличии двух механизмов ламинарно-турбулентного перехода в слое смешения струи разреженного газа высказывалась в [53] применительно к наблюдаемому режиму самоорганизации течения в сверхзвуковой струе с числом Re = 10 — 10 . В условиях, рассматриваемых в настоящей работе при Re = 10 , когда экспериментально установлен ламинарный харгжтер течения на срезе сопла, представляется возможным развитие в слое смешения возмущений как за счет неустойчивости Кельвина — Гельмгольца, так и за счет неустойчивости Тейлора—Гертлера с последующей турбулизацией течения. [c.176]

Анализ результатов. Рассмотрим физическую сторону данного явления. В основе эффекта лежит неустойчивость границы раздела встречных потоков (неустойчивость Кельвина - Гельмгольца). Это явление (неустойчивость тангенциальных разрывов) хорошо известно для случая стационарных встречных потоков [8]. При этом граница устойчивости определяется критическим значением относительной скорости U потоков и для толстых блоев (сравнительно малых длин волн) определяется выражением [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...