Частота отрыва вихрей

До Re 10 частота отрыва вихря растет и затем в области примерно Re= 10 становится практически постоянной величиной, характеризуемой числом Струхаля Sh=fd/ayo—0,2 (здесЬ f — частота). [c.222]

Таким образом, частота отрыва вихрей [c.40]

Фиг. 16. Связь между донным давлением, шириной следа и частотой отрыва вихрей [13].

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]

Для цилиндров с небольшим диаметром и при умеренных скоростях обтекания частота отрыва вихрей лежит в области частот звуковых колебаний. Именно этим объясняется гудение телеграфных проводов при ветре. [c.44]

Рис. 4.3. Изменение частоты отрыва вихрей в зависимости от скорости потока

Отрывное обтекание цилиндра при больших числах Рейнольдса. При дальнейшем увеличении Ке кормовые вихри удлиняются, а затем начинается их поочередный отрыв (вихревая дорожка Кармана). Одновременно с этим точка отрыва перемещается ближе к экваториальному сечению. Важной характеристикой обтекания цилиндра является частота отрыва вихрей lУf от кормовой области. Для ее определения можно использовать эмпирическую формулу [71] [c.77]

Приведем также другую полезную формулу для частоты отрыва вихрей = 0,08 [/ /6, где Ь — полуширина вихревого следа в месте его разрушения. [c.77]

Для судовых винтов к лежит в пределах 0,03—3. Во втором случае число Sh является зависимым критерием подобия, т. е. число Sh есть функция числа Re. Так, при стационарном обтекании цилиндра с его поверхности периодически отрываются вихри, частота отрыва которых заранее неизвестна и определяется режимом обтекания, т. е. числом Re. [c.230]

Необходимо отметить, что после отрыва потока от стенки течение становится неустановившимся. В зоне отрыва с определенной частотой образуются вихри, сносящиеся основным потоком. При этом сечение отрыва периодически перемещается по поверхности, а в потоке наблюдается сильная пульсация скоростей и его параметров. [c.185]

Частота отрыва пузырей при постоянных условиях существенно изменяется. Это может вызываться микроскопическими вихрями в жидкости, окружающей центр парообразования. [c.351]

Скорость потока определяет характер механизма гидроэрозии и интенсивность процесса разрушения металла при кавитации. Известно, что поток жидкости при встрече с препятствием образует вихревые движения. При высоких скоростях потока происходит срыв вихрей с интенсивным образованием кавитационных полостей. Частота срывов вихрей возрастает с увеличением скорости потока. Возникающие в вихревом потоке разрывы способствуют образованию отдельных микрообъемов жидкости, которые в определенный момент приобретают большую кинетическую энергию, а энергия расходуется при движении и ударе на разрушение микрообъемов металла. При высоких скоростях потока возможны и другие явления, вызывающие разрушение металла в микрообъемах. В некоторых работах [32, 58 ] указана вероятность возникновения в потоке высокочастотных импульсов отрыва жидкости, которые могут вызвать разрушение металла на отдельных микроучастках поверхности. Вопросы, связанные с влиянием скорости потока на механизм гидроэрозии металла, мало исследованы, и пока нет возможности предложить утвердительные практические рекомендации. [c.55]

Необходимо учитывать, что вихри отрываются под некоторым углом к продольной оси, поэтому возникающая при отрыве реактивная сила имеет отличную от нуля проекцию поперек потока. Эта знакопеременная сила стремится раскачивать обтекаемое тело в поперечном направлении с частотой отрыва / В ряде случаев сила Ку может быть существенной. Например, она может вызывать вибрацию стержня зонда, вводимого в поток для измерения локальных характеристик течения. [c.131]

Данные по частотам схода вихрей в зависимости от геометрических параметров обтекаемого тела имеют значительный разброс. Большинство исследователей согласны в том, что необходимо учитывать эффекты, связанные с пограничным слоем непосредственно перед отрывом. Эти эффекты невелики при обтекании круговых цилиндров, однако в случае тонких тел, таких, как профили лопаток, влияние пограничного слоя на периодический сход вихрей может быть значительным [8.10]. Предложено универсальное число Струхаля с использованием в качестве характерной длины полной толщины потери импульса в следе [8.11] и толщины вытеснения [8.12]. Эти попытки имеют тот недостаток, что толщина потери импульса зависит от донного давления, а толщина вытеснения — от осевого расстояния в области схода вихрей. Вполне вероятно также существование кратных мод в вихревых дорожках [8.13]. [c.227]

Столь резкое возрастание амплитуд пульсаций при переходе через состояние насыщения объясняется, по-видимому, параметрическим резонансом. Резонанс обусловлен кратностью (или совпадением) частот пульсаций независимых газодинамических процессов образования и срыва вихрей, сопровождающегося системой волн сжатия и разрежения (рис. 3.11, в) и конденсационной турбулентностью (флуктуационный процесс). Существенное влияние формы кромки на интенсивность резонанса объясняется, по-видимому, поведением точек отрыва на скругленной кромке точки [c.87]

При появлении мелкодисперсной жидкой фазы в отрывных областях частота пульсаций падает, так как мелкие капли частично подавляют пульсации в отрывных областях. Следовательно, рассматриваемые, опыты подтверждают и в этом случае влияние начального состояния на пульсационные характеристики потоков насыщенного и влажного пара. По мере увеличения начальной влажности размеры частиц влаги возрастают, инерционность системы увеличивается и амплитуда пульсаций падает в этом случае влага служит своеобразным демпфером в процессе образования, срыва и диффузии паровых вихрей в зонах отрыва. [c.250]

Ближний след шарообразных и других трехмерных тел вращения характеризуется тем, что в нем образуется не пара, а один тороидальный вихрь, отрывающийся спиральными нитями. Длина этого вихря меньше, чем для цилиндра, а частота его отрыва вдвое больше. [c.472]

В работе [L.16] путем испытаний модели винта в аэродинамической трубе исследовалось влияние на срыв таких параметров, как сужение и крутка лопасти, вогнутость профилей сечений, собственная частота крутильных колебаний лопасти и число лопастей винта. Измерялись аэродинамические характеристики винта, колебания лопастей и положения точки отрыва пограничного слоя. Оказалось, что изменение скорости роста Ст/о, маховое движение лопастей и переменные напряжения лопасти в плоскости хорд указывают на приближение срыва не хуже, чем положение точки отрыва пограничного слоя на лопасти. Установлено, что срыв начинается на стороне отступающей лопасти при 260° < ф < 330° на радиусе r 0,75R. С ростом Ст/а начало зоны срыва перемещается к азимуту ф = 180°, а конец этой зоны отходит назад, на азимут ф = 20°. При умеренной подъемной силе точка отрыва пограничного слоя на лопасти быстро перемещается от задней кромки к передней. При большой подъемной силе отрыв пограничного слоя происходит вблизи передней кромки и связан, по-видимому, со сходом пелены вихрей при срыве. При заданной скорости полета наступление срыва в первую очередь зависит от силы тяги несущего винта, а не от значений общего и циклического шагов, обеспечивающих требуемую подъемную силу. Значение Ст/а, при котором начинается срыв (срывное значение), уменьшается с ростом i. Использование суживающихся лопастей и вогнутых профилей существенно улучшает срывные характеристики винта, увеличивая срывное значение Ст/а и улучшая летные характеристики при срыве. Уменьшение жесткости на кручение отодвигает начало срывного флаттера, но изменение крутки, частоты крутильных колебаний и числа лопастей практически [c.819]

Явления нестационарности потока при отрыве характеризуются пульсирующими процессами в застойных зонах, которые в настоящее время не могут быть описаны теоретически. Поэтому частота и размеры пульсирующих вихрей, а также нестационарные силы и давления могут быть определены только экспериментально. [c.226]

Результаты исследования пульсаций давления на закризисном режиме в различных точках поверхности цилиндра показали, что колебания основной частоты пульсаций давления, вызванные периодическим срывом вихрей и соответствующие значению 8Ь 0,21, воспринимают не все точки поверхности цилиндра, а только точки, расположенные до места отрыва турбулентного пограничного слоя. Точки, расположенные на цилиндре за местом отрыва пограничного слоя, вследствие сильного турбулентного перемешивания воспринимают не одно периодическое колебание, а беспорядочные колебания с целым спектром частот. Этим, по-видимому, и объясняется утверждение многих авторов, измерявших пульсации в следе, о том, что при закритических числах Рейнольдса исчезают всякие регулярные периодические пульсации в следе за круглым цилиндром. [c.825]

Для определения амплитудных значений коэффициента поперечной силы, действующей на цилиндр в результате периодического срыва вихрей, были рассчитаны среднеквадратичные значения разностей давлений в пиках и впадинах пульсаций давления, замеренных в данной точке за одну секунду. При этом на закризисных режимах для расчета амплитуды поперечной силы были взяты только точки, расположенные до отрыва турбулентного слоя, так как за отрывом, как это было указано выше, невозможно выделить колебания одной основной частоты. Давления в точках, расположенных за отрывом турбулентного пограничного слоя, не могут существенно повлиять на величину амплитуды поперечной силы, поскольку проекция отрывной части поверхности цилиндра на плоскость, параллельную скорости набегающего потока, невелика. [c.825]

В основе всех существующих в настоящее время представлений о механизмах воздействия звука на струйные течения лежит представление о гидродинамической неустойчивости свободного сдвигового слоя струи и струи в целом и об упорядоченных структурах, возникающих в струях вследствие этой неустойчивости. Наличие таких упорядоченных структур как в ламинарных, так и в турбулентных струях, подтверждено многочисленными экспериментальными и теоретическими исследованиями. Предлагаемые различными исследователями механизмы воздействия звука на струйные течения охватывают все возможные способы воздействия на такие упорядоченные структуры. В частности, предполагают, что в турбулентных струях возможно прямое взаимодействие между звуком и турбулентной структурой потока, прямое воздействие звука на процесс передачи энергии от больших турбулентных вихрей к меньшим [1]. Другая точка зрения состоит в том, что звуковые колебания действуют на струю у среза сопла вблизи точки отрыва потока и приводят к образованию вихрей, которые по мере их распространения вдоль струи, вследствие неустойчивости струи и/или ее сдвигового слоя могут усиливаться или ослабляться в зависимости от частоты воздействия (см., например, [2]). Это наиболее распространенная точка зрения на процесс взаимодействия звука со струями. Высказывается также предположение, что возможна постоянная связь между звуковой волной, воздействующей на слой смешения, и возбужденной волной неустойчивости на протяжении нескольких длин волн неустойчивости [3] и, наконец, существует мнение, что взаимодействие звука со струей происходит через воздействие на поверхность раздела между струей и окружающим пространством [4]. [c.39]

С. И. Девнин (1967) определял поперечную силу для области захвата на жестком цилиндре, совершавшем возвратно-поступательные колебания с заданной частотой и амплитудой. Круглый цилиндр диаметром 0,3 м и длиной 3 м испытывался в опытовом бассейне. Замер поперечной гидродинамической силы производился тензометрическим методом, а также путем интегрирования распределения давлений, замеренных в среднем -сечении по длине цилиндра безынерционным тензометрическим датчиком. давления. Для определения частоты отрыва вихрей в следе за цилиндром устанавливался датчик давления, который мог перемещаться с помощью координатника как по длине, так и по ширине цилиндра. Число Рейнольдса при испытаниях менялось в пределах от 1,7 X 10 до 10 , кинематическое число Струхала в пределах 0,05—0,6 и относительная амплитуда а = а/с в пределах от нуля до 0,65. Полученные значения коэффициентов амплитуд поперечных сил Су Девнин считает независимыми от чисел Рейнольдса и представляет в виде зависимости Су от произведения а При значениях а 8 И < 0,02 эта зависимость может быть принята -линейной. [c.829]

Ламинарный пограничный слой на круглом цилиндре был исследован также А. Томом до числа Рейнольдса 1/осО/ = 28 ООО и А. Фэйджем [ ] при числах Рейнольдса ПосО/у от 1,0 10 до 3,3 10 . Некоторые сведения о сопротивлении давления и сопротивлении трения в области докритических чисел Рейнольдса имеются в работе Л. Шиллера и В. Линке [ ]. При числах Рейнольдса между 60 и 5000 позади цилиндра образуется вихревая дорожка с правильной структурой (рис. 2.7 и 2.8). Частоты отрыва вихрей в такой дорожке тщательно исследованы Г. Бленком, Д. Фуксом и Г. Либерсом а в недавнее время — А. Рошко (см. 3 главы II). [c.169]

Опнсаввое выше явление раскачивания дымовых труб гораздо сложнее, чем это может показаться после простого объяснения. Прежде всего следует указать, что раскачивание возникает, когда частота отрыва вихрей близка к первой собственной частоте колебаний трубы. Такое движение грубо можно трактовать как вынужденные ре-еонансные колебания. Однако в действительности процесс является автоколебательным, так как колебания трубы (после того как они нача- — . [c.105]

Для неподвижного цилиндра частота отрыва вихрей определяется числом Стру-халя [c.80]

При скоростях потока, близких к кри-титеским, колебания конструкции управляют процессом распространения вихрей даже тогда, когда изменение скорости потока должно сместить частоту отрыва вихрей Пв от собственной частоты цилиндра. Подобное действие механических колебаний на отрыв вихрей называется захватом [c.81]

BnxipH за цилиндром теперь уже не расположены стабильно, а образуются и отрываются поочередно то с одной, то с другой стороны. Это явление известно как вихревая дорожка Кармана [Л. 7] и характеризуется периодичностью образования вихрей. Карман теоретически показал, что картина расположения вихрей стабильна, если отношение поперечного расстояния между ни.ми А к продольному расстоянию I (рис. 15-7) составляет h/l=0,28. Измерения подтверждают это соотношение в ближней зоне следа, а иа больших расстояниях поперечный размер h имеет тенденцию возрастать. Особый нтерес представляют измерения частоты срыва вихрей, которая может быть выражена в виде безразмерного пара- [c.403]

Из (7.54) следует, что частота оказывается комплексной величиной, причем всегда выполняется условие Imw < О при действительных к. Это и есть неустойчивость Гельмгольца, т.е. абсолютная неустойчивость. Механизм неустойчивости объяснить довольно просто, исходя из закона Бернулли v - - 2р/р = onst. Если на границе раздела возникло возмущение, скажем жидкость снизу границы приподнялась, то линии тока исказятся. В местах сгущения линий тока возникают поперечные градиенты давления, приводящие к усилению возмущений (см. рис. 7.11 б и формулы (7.51), (7.52)). Интересно, что Рэлей приводил этот механизм как объяснение полоскания парусов и флагов под действием ветра однако в действительности в этом явлении проявляется механизм, связанный с возникновением и отрывом вихрей. [c.172]

В качестве примера на рис. 4.11 приведена репродукция сделанной со спутника фотографии [4.111 вихревой дорожки в атмосфере, которая стала видимой благодаря присутствию облаков в месте отрыва вихрей от горной вершины острова Гуадалупе, возвышающейся более чем на 1200 м над Тихоокеанским побережьем Мексики. Фотография охватывает около 250 км. Если принять эффективное значение коэффициента (кинематической) турбулентной вязкости равным V я 50 м /с, то полномасштабное число Рейнольдса, составляющее для рассматриваемого явления порядка 10 (при V я 1,5-10 м /с), было бы сведено к эффективному значению Не // г 3000, которое вполне соответствует интервалу ламинарного течения в спутной струе со срывом правильно чередующихся вихрей. В предположении, что остров имеет около 20 км длины, расстояние между центрами последовательных, периодически повторяющихся вихрей составляет примерно 55 км. Далее, принимая число Струхаля для вершины острова равным 5Ь л 0,12, среднюю скорость ветра и = 30 м/с и эффективный размер для острова/) л 6000 м, получим следующую частоту срыва вихрей [c.109]

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]

Следует еще раз вернуться к роли режимного параметра га, определяющего перепад давлений на клапане. С увеличеним га амплитуда пульсаций снижается, а частота меняете слабо. Эта тенденция обнаружена в экспериментах при любой начальной влажности, а также на перегретом и сухом насыщенном паре. Следовательно, с увеличением перепада давлений на клапане процессы возникновения, развития и срыва вихрей в отрывных зонах интенсифицируются, что объясняется увеличением градиентности течения на предотрывных участках чаши и диффузора, а также заметным смещением линий отрыва и интенсификацией процессов переноса массы и импульса в этих областях. [c.250]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...