ГлавнаяРегистрацияВход МАХОЛЁТ (ОРНИТОПТЕР) Понедельник, 19.11.2018, 08:54
  ГЛАВА III ЭФФЕКТЫ И ПРОЦЕССЫ В АЭРО – И ГИДРОСРЕДЕ (часть IV) Приветствую Вас Гость | RSS

 
 

Рис. 3.49 Дискретные вихри в виде рулонных скаток образованные при перестройке потока при встрече с преградой в форме плоской пластины. В отличие от обтекания шара или цилиндра отрыв вихрей происходит симметрично и одновременно. Разнообразие вида укладывается в 2 семейства и 1 класс – устойчивые.

 

Гидродинамики давно сталкивались с таким явлением как резкое скачкообразное снижение сопротивления движущемуся в жидкости телу при сверхкритической скорости. Обычно специалисты объясняли это явление наличием спутной волны. (Стоит вспомнить, например, эффект лошади В. Хьюстона). На данном этапе исследований можно утверждать, что волна – это лишь видимое следствие, а первопричина в образовании особого СПУТНОГО ВИХРЯ, который имеет разный характер и направление вращения в зависимости от условий его расщепления. (См. статистику объёмных вихрей постоянного тока II рода).

Так вот, когда вихрь организуется у корпуса лодки или судна так, что его направление вращения совпадает с направлением движения стенки корпуса, то, естественно, и сопротивление резко упадёт, т.к. трение скольжения заменяется (хоть и частично) на  трение качения. В этой связи уместно напомнить, что в процессе поисков оптимальных обводов корпуса судна был найден тупоносый вариант с бульбом. Бульб, а не острая кромка как раз позволяет получить вихри того направления, которое уменьшает трение корпуса о воду (См. рис 3.50).

Рис. 3.50 Два характера обтекания: а – остроносого тела; б – тупоносого тела с бульбом.

 

Совершенно очевидно, что НОСОВАЯ ЧАСТЬ ДОЛЖНА СОЗДАВАТЬ в пограничном слое ПРЕОБЛАДАЮЩЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ по сравнению со смежной к слою средой. В этом случае направление завихрения пойдёт в сторону твёрдого тела. При этом кинематика взаимодействия будет иметь характер взаимодействия высших пар, т.е. качения. Сопротивление резко уменьшится при выходе на характерный режим.

 

КРИТЕРИИ КЛАССИФИКАЦИИ ВИХРЕЙ

 

Синергетическаяклассификация геометрических образов вихрей.

3.7.4 Комментарии к таблице 3.2

 

Таблица упрощена из соображений педагогических требований восприятия и усвоения.

Образ вихря надо понимать как видимое тело, которое можно наблюдать визуально с помощью специальной аппаратуры; или (в случае подмешивания в поток загрязняющих включений) вихрь просматривается невооружённым глазом. Выделенный из газообразной или жидкой среды вихрь свидетельствует о наличии поверхности разрыва. Это переходный промежуточный момент между ламинарным и хаотичным турбулентным течениями. Именно этот переходный промежуточный интервал интересовал при исследованиях разных, но талантливых учёных: Ланчестера, Прандтля, Рейнольдса, Кармана и др.

Если вихревое течение известными способами удаётся выделить, то это свидетельствует о существовании разрыва сплошности среды; что в среде струи и за её пределами параметр плотности меняется скачкообразно. Именно последний фактор и позволяет оптически из прозрачной среды выделять отдельные: струи, рукава, рулоны, спирали, жгуты.

В объёме подвижная жидкость рассматривается нами как совокупность отдельных слоёв или струй движущихся с разными скоростями не перемешиваясь друг с другом.

Вихри рассматриваются как первопричина, как возмущающие факторы, приводящие к возбуждению волновых перемещений. Посредством вихрей происходит подпитка энергией колебательной системы волн, например, на поверхности водной глади. Система вступает в автоколебания и это позволяет наблюдать процесс длительный период времени как устойчивое явление.

Таблица 3.2 объединяет вихри двух форм существования: «формы постоянного тока» - перманентные и «формы переменного тока» – объёмно - дискретные. Каждый род имеет по два семейства: левые и правые. Левые имеют вращение по направлению против часовой стрелки; правые – по часовой стрелке по отношению к наблюдателю. Каждое семейство разбито на два класса: класс устойчивых вихрей, когда струи движутся от провинции к точке фокуса; и класс неустойчивых вихрей, когда струи движутся от фокуса к провинции. (См. табл. 3.2 I плоские, вид 1…7 и II объёмные, вид 1…2 и др).

По структуре образа вихри различают: 1 «Классные» - одинокие (Simplex). Одинокие вихри могут иметь вид однорукавных (вид) или: двух, трёх, четырёх и более рукавных (подвид), т.е. многорукавных . 2 «Семейные» - парные вихри, образованные из одиноких вихрей разных классов. 3 «Родовые» - это вихри получившиеся объединением (притяжением) либо одиноких из разных семейств, либо парных, образовавших причудливый симбиоз.

Простые и более сложные по структуре вихри образующие образ, будем называть моновихрем. Появление дополнительных рукавов в «классном» однорукавном вихре свидетельствует лишь о приросте мощности. Одинокие вихри устойчивые и неустойчивые, в случае достаточно близкого взаимного местоположения могут замыкаться своими рукавами, образуя общую кинематическую систему спирального движения.

Таким образом, можно дать определение: ИДЕНТИЧНОСТЬ ОБРАЗА МОНОВИХРЯ МОЖНО ПРОВЕРИТЬ ПО НАЛИЧИЮ ОБЩЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.

В процессе наблюдений за вихрями было установлено, что они обладают свойством селективности – избирательности. В парные «семейные» вихри, например, объединяются только однорукавные, но никто не наблюдал, чтобы таким же образом замыкались многорукавные.

Анализ показал, что сложные объёмные формы имеют устойчивые образы благодаря более высокой степени кинематической организации. Т.е. они образуют в своём взаимодействии высшие кинематические пары. Как известно из механики, это приводит к наименьшим потерям на трение и, следовательно, живучесть системы повышается.

Структурно «классный» вихрь может быть либо устойчивым, либо неустойчивым. «Семейные» и «Родовые» вихри образуют полуустойчивые кинематические системы. Вихри II рода образуют устойчивые структуры в жгутовых скрутках типа би – спирали. Вихри III рода образуют устойчивые живучие системы типа рулонной скатки или торовой, а также типа рулонной скрутки.

Сравнивая I и II рода можно заметить следующие черты в их характерах. Для большей части вихрей I рода характерна пассивная сторона движения – притяжение.

Для вихрей II и III рода характерна активная сторона движения – отталкивание. Во всех случаях, однако, обеспечение постоянства образа происходит через изменчивость.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ОБРАЗ – УСЛОВНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ В КОТОРОМ ОНА ПРЕБЫВАЕТ ВО ВРЕМЕНИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОСОБЫХ УСЛОВИЙ.

В VII критериях классификации «по природе вещества наблюдаемой среды, где отмечено завихрение» (См. табл. 3.1) мы имели ввиду гомогенную, однородную среду, среду одного вида, например, стабильная смесь газов – воздух.

Согласно теории Холла вихревое ядро состоит из невязкой вихревой оболочки и внутреннего вязкого ядра, окружённого этой оболочкой. Вихревую оболочку можно рассматривать как область с приближённо постоянной скоростью вращения частиц жидкости, а вязкое ядро – как область, в которой скорость вращения частиц снижается до нуля на оси.

Ещё Гельмгольц в известной 1-й теореме установил, что движение элементарного объёма среды можно в каждый данный момент времени представить себе разложенным: 1 «квазитвёрдое» движение со скоростью Vкт и 2 «деформационное» движение со скоростью Vдеф. Определяемой тензором скоростей деформации.

Вихревое движение – неустановившееся движение, т.к. скорость и плотность внутри тела не постоянны во времени.

 

 
 
Форма входа

Календарь новостей
«  Ноябрь 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930

Мини-чат

Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 39

Поиск

Друзья сайта



----------------- SEO services - site-submit.com.ua $$$ для web-мастеров

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
 

© Zemlyanov.kz
Сайт управляется системой uCoz