Плоские вихревые структуры

ПЛОСКИЕ ВИХРЕВЫЕ СТРУКТУРЫ [c.45]

Диффузия осесимметричной завихренности. До сих пор движение плоских вихревых структур рассматривалось в рамках модели идеальной жидкости. Такой подход позволяет оценить характер взаимодействия нескольких вихрей и подсказать, как может происходить этот процесс в реальной жидкости. Однако если имеем дело со структурами, которые подвержены быстрому вырождению, то предсказание их поведения на основании модели идеальной жидкости справедливо лишь для весьма небольших моментов времени. [c.66]

Как и при взаимодействии плоских вихревых структур, в пространственном осесимметричном движении весьма вероятны неупорядоченные хаотические ситуации. В данном параграфе рассмотрим общие положения движения системы из N коаксиальных вихревых колец, а также детально ситуацию, когда взаимодействуют два коаксиальных вихревых кольца произвольных начальных параметров. [c.191]

Диссипация турбулентности осуществляется в мелкомасштабной части вихревой структуры, в отношении которой обосновано представление о локальной изотропии протекающих там процессов [197,210], поэтому выражение (4.26) универсально в том смысле, что не содержит в себе ограничений, обусловленных плоской картиной течения. Полагая, что масштабы и / связаны с радиусом вихревой трубы соотношениями L = Хг,, /= можно записать [c.178]

При моделировании плоских турбулентных струй предположение о наличии плоскости симметрии для мгновенного течения приводит к практически полному отсутствию перемешивания вихревых структур разного знака, которые формируются по обе стороны от плоскости симметрии. В качестве примера на рис. 6.6 представлены вихревые структуры плоской струи в фиксированный момент времени для симметричного и асимметричного случаев. Во втором из них, в полном соответствии с экспериментом, наблюдается интенсивное перемешивание сгустков завихренности разных знаков. Приведенные на рис. 6.7 распределения средней скорости вдоль оси струи, рассчитанные при симметричном и асимметричном расположении вихревых структур, показывают, что только во втором случае данные расчета согласуются с экспериментом как в начальном, так и в основном участках струи [6.2]. [c.160]

Рис. 6.6. Вихревые структуры плоской турбулентной струи при симметричном (1) и несимметричном (2) приближении в фиксированной момент времени

Для экспериментальных исследований создавались все более мощные сверхзвуковые трубы, в конце 40-х годов стал применяться новый тип труб — ударные трубы (первые эксперименты проведены в США в 1949 г.), получившие всеобщее признание в 50-х годах. Усовершенствование оптического метода позволило получать более четкие картины течений, проследить процесс появления скачков уплотнения, уточнить структуру течения. Экспериментальные исследования в значительной мере способствовали выяснению причин появления скачков уплотнения, условий устойчивости ударных волн, структуры ударной волны, характера взаимодействия скачков, характера потока за скачком. Эти вопросы подверглись и теоретическому изучению. В 1939 г. А. Е. Донов предложил аналитическое решение задачи о вихревом сверхзвуковом течении. Он исследовал такое течение около профиля, рассматривая некоторые комбинации дифференциальных уравнений характеристик, а также выражения для дифференциала функции тока. Затем А. Ферри (1946) с помощью метода последовательных приближений определил систему характеристик уравнения движения для вихревого сверхзвукового течения, составленного Л. Крокко в 1936 г. Пример точного решения плоской вихревой задачи газовой динамики привел И. А. Кибель (1947), это ре- [c.326]

Поиск ответов иа эти вопросы занимает в настоящее время центральное место в исследованиях по двухмерной плоской динамике вихревых структур. Однако, несмотря на значительное количество данны] числовых расчетов, ясного и простого представления о причинах такого поведения завихренности пока не получено. [c.63]

Следующим после плоских вихревых движений обширным классом являются осесимметричные структуры. Характерным для этих образований является то, что вихревые линии здесь представляют собой замкнутые окружности, центры которых расположены на одной и той же прямой. Впервые такой класс движений вихрей в идеальной безграничной жидкости рассмотрен Г.Гельмгольцем (135). Он изучил общие свойства торообразной области завихренности (одиночного кольца) и в случае кольца малого конечного поперечного сечения показал, что оно движется, не изменяя радиуса центра тяжести поперечного сечения, с постоянной, но весьма большой скоростью, направленной в ту же сторону, в какую жидкость течет сквозь кольцо. В дальнейшем эта вихревая структура являлась предметом многочисленных исследований. Прежде всего это объясняется сравнительной легкостью формирования такого кольца, часто встречаюш.егося и в природе. Удивительным свойством была неоднократно отмечавшаяся способность кольца продвигаться на значительные расстояния, сохраняя во времени свою устойчивую форму. Так, например, отмечалось [5], что холостой выстрел из пушки производит вихревое кольцо диаметром [c.178]

Заметим, что использование вихревого метода позволяет решать не только плоские и пространственные стационарные задачи с образованием присоединенного вихревого следа, но нестационарные, где конфигурация его меняется с течением времени, и соответственно можно получить неустановившиеся вихревые структуры вблизи острых кромок, о чем и пойдет речь в следующих параграфах. [c.581]

На рис. 8.14 дается сравнение осесимметричного следа с плоским. На нем приведены вихревые структуры в следе за пластиной бесконечного размаха при симметричном обтекании (sepxiiHH половина) и за плоским диском (нижняя половина) при угле атаки а=90° и х =3. Вслед- rrJiie пространственности осесимметричного обтекания след за диском быстрее принимает комковую структуру (быстрее not разрушается пелена). [c.185]

Рис. 8.14. Вихревые структур . плоского симметричного (верхняя полоиина) и осесимметричного (нижняя noj onnHa) отрывных течений (а=90° т=3)

Используемые в данной работе методы расчета позволяют проводить мислеппое исследонание влияния формы тела на образование вихревой структуры и ее разруи1сние. На рис. 16.4 сравниваются спутные следы для плоской пластины (нижняя часть рисунка) и для профиля в форме полуокружности ( корыта ), поставленных нормально потоку. Поскольку корыто сильнее возмущает поток и свободная пелена находится ближе к поверхности тела (к суммарным вихрям профиля, циркуляция которых изменяется со временем), то вихревая пелена [c.356]

В монографии рассмотрены закономерности движения вихревых структур в идеаль-ной несжимаемой жидкости. Дан обзор современного состояния проблем вихревой динамики. Приведены математические модели и методы расчета плоских и осесимметричных вихревых структур в свободном и ограниченном пространстве. Проа> нализированы вопросы упорядоченного и хаотического движения вихрей, тесно связанные с современными проблемами интегрируемости динамических систем. Изучено явление адвекции частиц жидкости в поле вектора завихренности. Рассмотрено влияние вязкости. [c.2]

Таким образом, общие характеристики плоского вихревого движения в идеальной безграничной жидкости таковы, что в процессе движения величины к, 1,Х.У,0, , 1Г, определенные выше, остаются постоянными. При численном решении основной системы (2.3) и ( 2.4) они служат критерием оценки точности и надежности того или иного алгоритма. Кроме того, в ряде простых случаев начального распределения аавихреиности эти инварианты дают возможность качественно оценить характер движения вихревых структур. [c.51]

Сффричсский вихрь Хилла. Прежде чем перейти к описанию ваанмо-действия нескольких осесимметричных вихрей, необходимо и интересно рассмотреть процесс движения одиночной осесимметричной вихревой структуры. В отличие от плоского движения, где одиночный вихрь не будет изменять координаты своего центра тяжести, осесимметричный вихрь будет двигаться поступательно вдоль оси z. Знание процессов такого движения — необходимая предпосылка для анализа более сложного процесса взаимодействия нескольких осесимметричных структур. [c.181]

Следует подчеркнуть, что р ин и рмакс растут с увеличением влажности, причем на вогнутой поверхности рмакс увеличивается интенсивнее, чем рмян, а на выпуклой — наоборот. В результате интенсивность диффузорного участка (/) на вогнутой поверхности (см. рис. 11-8) с ростом влажности увеличивается, а на выпуклой поверхности (//) уменьшается. Это дает основания предполагать, что на вогнутой поверхности потери энергии с увеличением влажности должны возрастать более интенсивно, чем на выпуклой. Этот вывод подтверждается графиками распределения потерь по среднему сечению канала от выпуклой к вогнутой поверхности (рис. 11-10). Действительно, у вогнутой поверхности потери возрастают примерно в 4,5 раза, а у выпуклой — в 1,4 раза. При этом следует учитывать, что на выходном участке выпуклой поверхности течение диффузорное, а у вогнутой поверхности — конфузорное. Указанное соотношение между потерями у выпуклой и вогнутой поверхностей не сохраняется для других сечений, расположенных на различных расстояниях от плоских (боковых) стенок. Этот факт позволяет заключить, что потери от влажности оказываются различными в зависимости от аэродинамической структуры потока в области пограничного слоя, квазипотенциальном ядре и вихревых областях коэффициенты скольжения существенно различны. Различную интенсивность имеет в этих областях и тепло-и массообмен. [c.302]

В частности, существенную роль играют условия на выходе и на заглушенном торце камеры. Так, при одних и тех же значениях расхода Q и параметра крутки 5", но разных граничных условиях нaблюдaJ a ь совершенно различная структура течения в вихревой камере, изображенной на рис. 7.2. Это вихри а) прецессирующий (плоское дно открытый выход в камере) б) ко]Юнпо-образный (плоское дно центральное выходное отверстие) в) винтовой (наклонное дно или смещенное выходное отверстие) г) два переплетенных (двускатное дно центральное выходное отверстие). Иодробгю указанные структуры описаны в последующих разделах. [c.396]

Как отмечалось в 2.2, особенности перестройки турбулентной структуры течений, испытывающих ускорения в продольном направлении (диффузорно-коифузорные течения) и во времени, имеют общие черты. Поэтому для лучшего понимания характера перестройки турбулентной структуры в нестационарных потоках целесообразно использовать имеющиеся данные по структуре диффузорно-конфузорных турбулентных потоков. Сравнительно детально структура турбулентного потока исследована Заричем [170] в четырехсекционном конфузорно-диффузорном канале прямоугольного сечения с углом раствора 16° и одной плоской стенкой. Измерения в последней диффузориой секции показали значительный рост турбулентных пульсаций около профилированной стенки по сравнению с противоположной гладкой за счет возникновения на ней небольших вихревых зон. [c.51]

Моделирование группы продольных структур и зарождающихся турбулентных пятен. Подробное экспериментальное исследование процесса развития и структуры локализованных вихревых возмущений ("пафф"-структур) в пограничном слое на плоской пластине проведено в [12]. Детальные термоанемометрические измерения показали, что топология изучаемых локализованных возмущений и их внутренняя структура качественно не изменяются в зависимости от амплитуды возбуждения, скорости набегающего потока и параметров источника возмущений. Пространственным спектральным анализом установлено, что реакция пограничного слоя на вдув или отсос газа через короткую поперечную щель связана с возникновением в нем трех видов возмущений с различной периодичностью по трансверсальной координате двумерной волны Толлмина - Шлихтинга, которая быстро затухала вниз по потоку продольных локализованных структур, генерируемых на краях щели, и наклонных волн, сопровождающих развитие локализованных структур и порождаемых ими. Показано, что локализованные продольные возмущения сохраняют свои основные качественные характеристики при малой и большой амплитудах их возбуждения, изменении скорости набегающего потока, размеров источника и вдува или отсоса газа. Отмечено небольшое "расплывание" возмущения в трансверсальном направлении при малых амплитудах возбуждения. [c.68]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...