Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества. Промтов М.А. - 50 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

Рис. 2.9. Ранняя стадия формирования двух вихрей за цилиндром [36]

Жидкость в пограничном слое, которая накапливается позади цилиндра, в верхней половине рисун-

ка несет завихренность, направленную по часовой стрелке, а в нижней половине – направленную про-

тив часовой стрелки, хотя часть этой завихренности теряется на поверхности цилиндра между точками

Р и S. Наличие этой завихренности означает, что в прилегающей области жидкость вовлекается в дви-

жение по часовой стрелке и против нее. С течением времени пограничный слой сворачивается, образуя

за цилиндром два вращающихся вихря, которые непрерывно растут в размерах по мере того, как в них

вовлекается все больше и больше натекающей жидкости.

Наличие вихрей характерно для обтекания любых затупленных тел. Чем быстрее расходятся линии

тока в безвихревой области вне пограничного слоя, тем больше вероятность отрыва, поэтому образова-

нию вихрей благоприятствуют острые кромки или углы, где мал радиус кривизны поверхности тела.

Например, вихри легко образуются за тонкой пластиной, обращенной своей плоскостью к потоку. Для

того, чтобы вихри были видны при малых скоростях, в воду или на ее поверхность нужно ввести какой-

нибудь порошок, но при больших скоростях впадина на поверхности воды, связанная с каждым вихрем,

видна и безо всякого порошка. Подобные вихри часто можно наблюдать в реках, позади запруд или

камней.

Вихри могут образовываться не только за препятствиями, но и перед ними. На рис. 2.10, а показаны

некоторые линии тока, которыми, при отсутствии отрыва пограничного слоя, могло бы описываться об-

текание вертикальной стенки. Расстояние между линиями тока увеличивается вблизи точки Р, а также

за верхом стенки, вблизи точки Q. Поэтому в обоих этих местах происходит отрыв, результатом которо-

го является образование двух вихрей, как показано на рис. 2.10, б.

Оторвавшиеся пограничные слои показаны на рисунке пунктиром; видно, что слой, оторвавшийся в

точке Р, вновь присоединяется к стенке. Дальнейший отрыв может происходить на задней стороне

стенки, что приводит к образованию вторичного вихря, как показано на

рис. 2.10, в [36].

Фотография, приведенная на рис. 2.11, была сделана при условиях, отвечавших Re = 41, путем при-

ведения в движение относительно воды цилиндра, поверхность которого предварительно была покрыта

сгущенным молоком. Мы можем считать цилиндр неподвижным, а воду на больших расстояниях от не-

го – движущейся слева направо с постоянной скоростью, хотя на самом деле цилиндр двигался справа

налево. Выдержка при съемке была короткой и снимок дает картину линий меченых частиц за точками

отрыва потока. Мечеными частицами в данном случае служат частицы молока, попавшие в жидкость и

унесенные ей. Линии тока представляют собой спирали и дают яркую картину формирования вихрей.

Диффузия молока в воде много меньше, чем диффузия завихренности, поэтому ширина белых полосок