Устойчивость Q-вихря

Представим себе, что ротор вращается и зазор 5 между ним и статором строго одинаков. Тогда в любом радиальном сечении зазора будет возникать распределение скоростей потока, показанное на рис. 19.17 на верхних эпюрах. В большой степени оно будет определяться тем, что пар, поступающий из соплового аппарата со скоростью j, имеет окружную составляющую j , вследствие чего между гребнями уплотнения образуется устойчивый вихрь, вращающийся в окружном направлении. При этом направления вращения вихря и ротора будут одинаковыми. При равномерном зазоре 5 распределение скоростей в сечениях АВ и D будет одинаковым. Никаких циркуляционных сил при этом не возникает. [c.518]

В вырезе квадратного сечения наблюдается тенденция к образованию одного устойчивого вихря. Эта тенденция, по-видимому, не слишком сильно зависит от состояния пограничного слоя перед вырезом, но давление и силы, создаваемые потоками, могут зависеть от состояния пограничного слоя. Приращение сопротивления, обусловленное вырезом, почти полностью определяется давлением на стенках. Силы трения, которыми можно пренебречь при определении равновесного положения вихря, могут играть некоторую роль при оценке устойчивости. [c.19]

В последние годы получают развитие вихревые топки. В них специальными мероприятиями создается устойчивый вихрь — круговое движение газовоздушного потока с топливом (кусочки угля 0,5—5,0 мм или такого топлива, как, например, фрезерного торфа, отходов пищевой, деревообрабатывающей промышленности, размером 5,0— 50 мм). Время пребывания частицы топлива в отличие от факельного процесса в этих топках не ограничено и продолжается до полного выгорания. Вихревые топки (типа так называемых циклонных топок) допускают высокую форсировку, что создает благоприятные условия для организации удаления шлаков в жидком виде. [c.137]

Срыв потока С крыла приводит к значительному изменению действуюш,их на него аэродинамических сил и моментов. Если при отрыве потока не образуются устойчивые вихри, то, как правило, такое обтекание сопровождается уменьшением подъемной силы (наблюдается вредный отрыв). При наличии устойчивых вихрей (за счет разрежения в них) несуш,ие свойства крыльев повышаются ( полезный отрыв). На рис. 3.4 приведены полученные расчетом зависимости коэффициента нормальной силы Су от угла атаки а для случаев вредного отрыва (рис. [c.172]

Выходит, что эксперимент Майера [36] - [39] поколебал интуитивно правильное убеждение Кельвина. В этом эксперименте шестерка одинаковых магнитов располагалась в вершинах правильного треугольника и в серединах (или около середин) его сторон (см. рис. 2). Объяснение противоречия опыта Майера и теории устойчивости вихрей мы, однако, находим в той же статье Кельвина. Он указал, что полная аналогия вихрей с магнитами получается лишь при определенном распределении намагниченности вдоль иголок, которая, однако, в опыте Майера не контролировалась. К этому можно добавить, что устойчивость по Раусу выдерживает малые возмущения приведенного гамильтониана, когда на заданном стационарном режиме его второй дифференциал положительно определен. Ясно, однако, что ограничение малости возмущений тем жестче, чем мы ближе к критическому случаю вырождения этого второго дифференциала. Этот критический случай возникает при п = 7, но довольно ясно, что уже при п = 6 отклонение потенциала притяжения магнитов от вихревого оказывается недостаточно малым. [c.275]

На крупных электростанциях получили развитие камерные топки с вихревым способом сжигания (рис. 4-15). Их называют также вихревыми топками. В них специальными мероприятиями создается устойчивый вихрь — круговое движение газовоздушного потока с топливом (кусочки угля 0,5—5,0 мм или фрезерный торф). В отличие от камерных топок в вихревых топках частица топлива находится в потоке до полного ее выгорания. Вихревые топки (их также называют циклонными топками) допускают высокую фокусировку, что создает благоприятные условия для организации удаления шлака в жидком виде. [c.86]

На поверхности слоя спирта возникает четыре устойчивых вихря (фиг. 6, а). Это течение занимает почти всю поверхность, за исключением центральной застойной области радиусом /о = 2-3 мм (тг)о = 0,2). По поверхности слоя от перегретых участков стенки стакана спирт движется к центру, встречается с другим потоком, поворачивает к холодным участкам и замыкается в четыре "лепестка ромашки". Картина течения в средней части тигля вне центральной застойной области и вне динамического погранслоя у боковой стенки тигля описывается уравнениями (1.24) (сравните фиг. 2, 6,3, а с фиг. 6, а). [c.48]

Аналогичные численные исследования были проведены для случая, когда основное одномерное движение жидкости начинается из состояния покоя. По-прежнему Re = 80, но L = 0,5. Возмущение вводилось, как и ранее, в момент Т = 0,00032. На фиг. 4 показаны картины линий тока в различные моменты времени. В момент Т = 0,64 вблизи стенки 7 = 1 имеется один крупный вихрь. Вблизи стенки г = 2, где течение локально устойчиво, вихрей нет. К моменту времени Т = 1,28 область неустойчивости вблизи стенки г = 1 сужается и вихрь разбивается на два более мелких вихря. Далее с течением времени интенсивность вихрей падает и они исчезают. Как видно из фиг. 2, с течением времени область локальной неустойчивости также исчезает, поэтому действие сил, поддерживающих вихревое движение, прекращается. Проделанные вычисления подтверждают согласование результатов вычислительного эксперимента с результатами, ожидаемыми по критерию устойчивости (3.7). [c.59]

Смешанные азимутальные волны (3.7) существуют при 1.39 (Х,. < °о. Они рождаются устойчивыми при ц, = 1.39 в результате мягкой потери устойчивости вихрей Тейлора. При х,. = 118.75 они теряют устойчивость в результате мягкого ответвления устойчивой. /-связанной пары равновесий общего положения (см. табл. 4). [c.107]

Потеря устойчивости течения между двумя концентрическими цилиндрами приводит к появлению и росту вторичного течения (вихрей Тейлора). С увеличением числа Рейнольдса вихри Тейлора становятся неустойчивыми, и при втором критическом числе Рейнольдса устанавливается новый режим, в котором по вихрям Тейлора бегут азимутальные волны [225]. [c.144]

Вторая основная задача связана с исследованием динамической устойчивости стержней в потоке и определением критических скоростей потока. Комплексные собственные значения позволяют выяснить возможное поведение стержня при возникающих свободных колебаниях во всем диапазоне скоростей потока (от нуля до критического значения) и тем самым ответить на вопрос, какая потеря устойчивости (с ростом скорости потока) наступит, статическая (дивергенция) или динамическая (флаттер). Задачи динамической неустойчивости типа флаттера подразумевают потенциальное (без срывов) обтекание стержня (рис. 8.1,а), что имеет место только в определенном диапазоне чисел Рейнольдса. Возможны и режимы обтекания с отрывом потока и образованием за стержнем вихревой дорожки Кармана (рис. 8.1,6). Вихри срываются попеременно с поверхности стержня, резко изменяя распределение давления, действующего на стержень, что приводит к появлению периодической силы (силы Кармана), перпендикулярной направлению вектора скорости потока. [c.234]

Поскольку сопротивление давления определяется только распределением давления по поверхности тела, естественно попытаться в рамках теории идеальной жидкости построить такую схему течения, которая давала бы теоретическое распределение, близкое к действительному. Схема безотрывного обтекания круглого цилиндра потенциальным потоком, рассмотренная в гл. 7, дает удовлетворительный результат только для лобовой части поверхности цилиндра, а на тыльной ее стороне теоретическое и опытное распределения давлений резко расходятся, причем теория приводит к парадоксу Даламбера. Схема отрывного обтекания (Кирхгофа), как отмечено выше, дает более точный результат по распределению скорости, однако расчетное сопротивление при этом почти в 2 раза меньше действительного. Хорошая согласованность теоретических и экспериментальных результатов получается при использовании схемы так называемой вихревой дорожки Кармана, согласно которой за обтекаемым телом образуется полоса, заполненная дискретными вихрями, расположенными в шахматном порядке (рис. 10.3). При определенном соотношении расстояний между вихрями эта дорожка является устойчивой и с помощью уравнения импульсов можно найти теоретическое значение вихревого сопротивления. [c.393]

Один из методов расчета производных устойчивости при нестационарном обтекании основан на представлении тонкой конфигурации летательного аппарата в виде базовой плоской поверхности, являющейся проекцией аппарата на плоскость связанных осей Охг, и последующей ее замене несущей вихревой пеленой, которая в свою очередь представляется приближенной системой дискретных нестационарных вихрей [4 5]. [c.219]

Рассматриваемая вихревая модель весьма удобна для расчета обтекания на электронно-вычислительных машинах. Это обусловлено, во-первых, достаточно простыми соотношениями, которыми описывается возмущенное течение около летательного аппарата, и, во-вторых, рядом важных свойств системы алгебраических уравнений, к которым сводится решение задачи. Одно из этих свойств состоит в том, что диагональные члены в матрице коэффициентов уравнений играют доминирующую роль сами же решения обладают большой устойчивостью по отношению к исходным данным. Существенной особенностью расчетов на ЭВМ является также и то, что использование косых подковообразных вихрей вместо обычных приводит к значительному упрощению вычислений и достижению более точных результатов. [c.222]

Из требования конечности энергии, приходящейся на единицу длины вихря, выводится асимптотич. поведение ф-ций /(р) и В(р) на пространственной бесконечности /(р)- а-цехр(-р/4) B(p)- (iV/< p)+л ехр(-р/5), где ц, т) — константы, S,= / ao ) — длина когерентности, задающая масштаб изменений скалярного поля, Ь = еоо — глубина проникновения (характерный масштаб для магн. поля). Т. о., вне линии вихря /(р) и В р) экспоненциально убывают с увеличением расстояния. Помимо точного (чисто калибровочного) решения /(р) = яо, B(p) = (Nlep), известны лишь численные решения ур-ний (10). По величине безразмерного параметра Гинзбурга — Ландау к = = сверхпроводники можно разбить на два класса условием к < 1/ /2 выделяются сверхпроводники первого рода при к > 1 имеем сверхпроводники второго рода. Устойчивые вихри характерны лишь для сверхпроводников 2-го рода, т.к. при k< j между вихрями возникают силы притяжения, под действием к-рых они коллапсируют. Напротив, при >1/,у2 между вихрями возникают силы отталкивания, приводящие к образова- [c.139]

Светлые зоны и БКП характеризуются восходящими течениями. Облака в них расположены выше, их поверхностная темп-ра низке, чем в соседних областях поясов. На границе зон и поясов образуются встречные (сдвиговые) течения, развивается сильная турбулентность. Природа БКП аналогична обнаруженным на снимках другим красным, белым, голубым пятнам меньшего размера это ме-теорологич. явления, представляющие собой громадные устойчивые вихри в атмосфере. Вихревая структура БКП, являющегося по своей природе антициклоном, отчётливо различима на снимках. Вопрос о механизме подвода энергии и об удивительной стабильности таких образований остаётся открытым. [c.653]

Особого внимания заслуживает вопрос о механизме турбулентного течения кристаллов в критическом состоянии. Морфологически он подобен турбулентному течению жидкости. Однако отличная от нуля сдвиговая устойчивость кристалла даже в атом-вакан-сионпом состоянии обусловливает специфику турбулентного течения твердого тела. В покоящейся жидкости приложение поворотного момента не дает поворотной моды деформации, нужно сообщить потоку жидкости скорость выше некоторой критической, определяемой числом Рейнольдса, чтобы инерционные эффекты обеспечили возиикповение устойчивого вихря при приложении к потоку момента внешних сил. В аморфно-кристаллическом состоянии устойчивые вихри возникают при любой скорости течения, так как остаточная сдвиговая устойчивость не требует привлечения инерционных эффектов. Поэтому число Рейнольдса для турбулентного течения аморфно-кристаллического тела теряет смысл. Во всем остальном феноменологические закономерности турбулентного течения в жидкости и твердых телах одинаковы. [c.22]

Следует заметить, что отрыв ламинарного потока на круговом конусе приводит к образованию сравнительно устойчивых вихрей, направленных по потоку, в отличие от нерегулярного течения перемешивания со срывом вихрей (бафтинг) при отрыве двумерного потока. Кроме того, распределение давления по поверхности конуса под углом атаки при дозвуковых скоростях не является коническим, как при сверхзвуковых скоростях. [c.127]

Явление, аналогичное коллапсу точечных вихрей, наблюдается и для конечных областей завихренности. Динамика системы трех вихрей с циркуляциями и начальными координатами центров, такими же, как и в предыдущем варианте, показана па рис. 6.96. Когда вихри сближаются па расстояние менее критического, происходит потеря устойчивости, вихри 0дн010 знака объединяются и образуется двухвихревая структура. В отличие от случая точечных вихрей, где коллапс неустойчив относительно малых возмущений, для вихрей конечного размера явление коллапса довольно устойчиво к возмущениям начальных координат и циркуляций. [c.349]

Следует заметить, что согласно теории Т. Кар.мана отношение -у- принималось рав1ным 0,2806. Г. В. Каменков в 1933 г. [30] показал ошибочность теории устойчивости вихревой дорожки Т. Кармана и предложил новый критерий устойчивости вихрей, исходя из принципа экстремального сопротивления. [c.200]

Можно предположить, что Кельвин все-таки был не до конца убежден, иначе он не стал бы упоминать о своих сомнениях. Насколько нам известно, противоречие между опытом А. М. Майера и теорией устойчивости вихрей не обсуждалось. Мы предполагаем, что и магнитный 6-угольник, и магнитный 7-угольник наблюдаемы в эксперименте при надлежащих условиях. Во-первых, магниты должны быть достаточно удалены друг от друга, чтобы не сказывалось детальное распределение намагниченности. Во-вторых, боковые стенки сосуда должны быть расположены далеко от магнитов (как показал Т.Х.Хавелок, они оказывают дестабилизирующее влияние). [c.275]

Наиболее простым видом пространственного отрывного течения является отрыв потока на бесконечном цилиндре со скольжением (рис. 3.5). В этом случае течение в продольном направлении определяется независимо от течения в поперечном направлении. Явление отрыва имеет по сути двумерный характер, и естественно пользоваться обычным критерием отрыва для двумерных и осесимметрических течений ди/д1)1г=о = др1дг[ = 0). Другим хорошо известным примером является отрыв при обтекании острого конуса под углом атаки при сверхзвуковых скоростях. Отрыв ламинарного пограничного слоя приводит к образованию устойчивых вихрей и ядер завихренности, причем реализуемая картина течения заметно отличается при малых, умеренных и больших углах атаки. При умеренных углах атаки на боковой поверхности конуса отрыв происходит вдоль образующей. Критерий отрыва можно связать с появлением возвратного течения, т. е. в этом случае (а(о/а )Е=о = 0, др/д1 = 0) (рис. 3.6). [c.164]

Причина, по которой одна структура течения легко переходит в другую при изменении числа Рейнольдса, требует дальнейшего изучения. Аналогичный характер изменения структуры течения наблюдается и при дозвуковых скоростях при ламинарном течении около небольших возмущений. В этом случае можно наблюдать различное число устойчивых вихрей, образующихся около цилиндра и образующих различную ширину при увеличении А/б и и . Изменение числа вихреобразных областей происходит дискретным образом. [c.311]

Течение газа в цилиндрическом канале сопровождается образованием структуры, состоящей из двух вращательно-поступательных потоков. По периферии движется потенциальный (первичный) вихрь. Центральную область занимает вторичный вихрь с квазитвердой закруткой, образующейся из масс газа, втекающих из окружающей среды. Вблизи оси поступательная составляющая скорости вторичного вихря имеет противоположное первичному направление. При некоторых условиях течение в вихревом генераторе звука (ВГЗ) теряет устойчивость, в результате чего возникают интенсивные пульсации скорости и давления, которые распространяются в окружающую среду в виде звуковых волн [96]. Источником звуковых волн при этом считается прецессия вторичного вихря относительно оси ВГЗ. Пульсации скорости и прецессию ядра наблюдали визуально в прозрачной трубке с помощью вводимого красителя [94]. При нестационарном режиме угол наклона винтообразной линии тока периодически менялся по величине точно в соответствии с углом поворота прецессирующего ядра. [c.118]

Рассматривая неустойчивость потоков в вихревой трубе, авторы работ [95, 96] предлагают модель, в которой агентами энергопереноса являются КВС, причем при анализе для удобства авторы оперируют с тороидальной формой. Согласно предлагаемой модели, КВС в результате взаимодействия друг с другом и с основным потоком перемещаются к центру или к периферии. В первом случае они расширяются, теряют устойчивость, замедляют вращение и передают механическую энергию ядру, обеспечивая тем самым его квазитвердую закрутку, во втором случае, увеличиваясь по радиусу, сжимаются и диссипируют вследствие работы сил вязкости. Процессы увеличения или уменьшения размера вихрей относятся к процессам деформационного характера. В этом смысле рассматриваемая деформация симметрична. При несимметричной деформации одна часть тора претерпевает сжатие, а диаметрально противоположная — расширение. Если учесть, что в вихревом тороиде низкоэнергетические массы газа располагаются по его оси [67], то должно происходить их смещение вдоль криволинейной оси тороида в центр вихревой трубы с последующим их перемещением в приосевую зону вынужденного вихря, и уходом разогретой оболочки на периферию. [c.125]

Периферийный квазипотенци-альный вихрь, выполняя функцию тепловой защиты стенок камеры сгорания и других элементов конструкции, обеспечивает стабилизацию дугового разряда, офани-чивая рост дуги при увеличении рабочего тока [78, 149, 192]. Вихревая характеристика вихревого плазмотрона имеет восходящий участок, наличие которого улучшает технологические качества устройства, обеспечивая возможность гарантированной устойчивой работы дуги на восходящем участке при отсутствии в электрической цепи питания балластного сопротивления. Эго нетрудно показать, воспользовавшись анализом уравнения Кирм-офа, записанного для цепи электропитания плазмотрона [78]. Горение дуги будет устойчивым, если действительные части корней уравнения Кирхгофа отрицательны [c.355]

Поперечный вдув струй в сносящий поток представляет практический интерес в связи с разнообразными приложениями, начиная от разбавления продуктов сгорания воздухом в камерах сгорания (КС) газовых турбин и заканчивая аэродинамикой реактивной струи при переходе самолета вертикального или укороченного взлета и посадки с режима подъема на крейсерский режим. При вдуве струи в сносящий поток наблюдается сложная картина течения [1, 87]. Поперечное сечение струи принимает почкообразную форму и состоит из двух вихрей, закрученных в противоположные стороны. Основной поток, обтекая струю, формирует зону обратных токов. Возникающие зоны возвратных течений могут быть использованы для стабилизации фронта пламени в прямоточных КС авиационных двигателей. Генератором стабилизирующей струи служит вихревой воспламенитель [141] (см. п.7.1). Преимущества этих систем — высокая надежность запуска и устойчивая работа в щироком диапазоне изменения физических и климатических условий. В этом случае стабилизация осуществляется на высокотемпературном факеле — закрученном потоке продуктов сгорания, истекающих из сопла-диафрагмы с трансзвуковой скоростью, что может быть использовано для воспламенения сносящего потока топливо-воздушной смеси. При [c.359]

В работе [659] предполагается, что при малом значении (рр — — р) частицы и поток жидкости возмущены, так что пузыри не могут устойчиво существовать, поскольку нет постоянного сквозного протока жидкости. Временно свободные от частиц объемы создаются центробежной силой турбулентного вихря, но это не пузырь, как мы его здесь понимаем. Жидкие псевдоожиженные слои обычно имеют низкое значение (рр — р). Если жидкость — вода, то нри скоростях, вызывающих значительное распшрение слоя, вихревое движение сопровождается образованием временных пустых объемов, часто напоминающих пузыри. В газовых псевдоожиженных слоях происходит более интенсивное образование пузырей. Авторы работы [818] постулировали, что при псевдоожижении с изменением агрегатного состояния весь избыточный газ по сравнению с минимально необходимым для процесса псевдоожижения циркулирует по слою в виде пузырей. Ценц [899] связывал дальнейший рост пузырей с образованием снарядного режима течения, когда диаметр пузыря равен диаметру канала. Авторы работы [650] получили подтверждение этих теорий с помощью эмпирических зависимостей для образования пузырей и частоты их отрыва средняя толщина пузырькового слоя у определяется по приближенному соотношению [c.413]

Оказывается, что решению, приводящему к наименьшему значению Rkp, отвечает чисто мнимая функция (/г). Поэтому при /г = ккр не только Imoo = О, но и вообще со = 0. Это значит, что первая потеря устойчивости стационарным вращением жидкости приводит к возникновению другого, тоже стационарного течения ). Оно представляет собой тороидальные вихри (их называют тэйлоровскими), регулярно расположенные вдоль длины цилиндров. Для случая вращения обоих цилиндров в одну сторону, на рис. 14 схематически изображены проекции линий тока этих вихрей на плоскость меридионального сечения цилиндров [c.145]

Пусть имеется два слоя невязкой жидкости, перемещающихся в одном направлении со скоростями Uj и ы, (рис. 9.1, а) и отделенных поверхностью раздела MN. Предположим, что в результате случайного возмущения эта поверхность принимает волнообразную форму (рис. 9.1, б). Тогда на гребнях образовавшихся волн линии тока сгущаются и в силу уравнения неразрывности скорости возрастают. Во впадинах, наоборот, скорости уменьшаются. Поэтому согласно уравнению Бернулли р + = = onst на гребнях давление уменьшается (отмечено знаком минус), а во впадинах — возрастает (отмечено знаком плюс). Но, очевидно, такое движение не может быть устойчивым из-за образования разных по величине давлений по обе стороны поверхности раздела, поэтому последняя продолжает деформироваться (рис. 9.1, в, г,д) и под действием продольных скоростей свертывается в дискретные вихри (рис. 9.1, е). [c.360]

В непосредственной близости к стенке существует вязкий подслой, в котором течение хотя и не является чисто ламинарным в силу проникновения в него отдельных вихрей, но распределение скоростей достаточно удовлетворительно подчиняется линейному закону и и yuJv. Не существует резкой границы между этим подслоем и турбулентной частью течения. Переход к логарифмическому профилю происходит плавно, с образованием зоны, где ламинарное течение теряет устойчивость и возникают [c.402]

Применение вспомогательных поверхностей. Повышению аэродинамического качества летательного аппарата, улучшению характеристик его устойчивости и управляемости спссобствует применение некоторых вспомогательных поверхностей на отдельных элементах конструкции. К числу их относятся аэродинамические гребни (рис. 1.12.2), представ.яяющие собой небольшие выступы на верхней поверхности крыла, параллельные продольной оси летательного аппарата. На каждой консоли располагается несколько таких гребней. Их назначение состоит в том, чтобы воспрепятствовать перетеканию пограничного слоя вдоль размаха крыла и уменьшить срыв потока с его боковых кромок. Этой же цели служат и концевые шайбы (рис. 1.12.2), установленные у этих кромок. Как и гребни, они способствуют улучшению обтекания, что проявляется в меньшем воздействии на крыло концевых вихрей. В результате снижается индуктивное сопротивление, возрастает аэродинамическое качество. [c.105]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...