Семинар по аэромеханике
9.03.05 в комн. 240 в 10 ч.
Павельев А. А., Штарёв А.А.
(Институт Механики МГУ)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ВИХРЕВЫХ ВОРОНОК
Аннотация
Существует несколько возможных причин формирования вихревых воронок при нестационарном истечении жидкости из предварительно заполненной ёмкости. Среди этих причин можно указать на действие сил Кориолиса, неустойчивость течения, асимметрию граничных условий и существование вращения в жидкости перед истечением, которое возникает при заполнении ёмкости и открытии сливного отверстия. Воздействие сил Кориолиса приводит к вращению только в специальных условиях, не реализующихся обычно в бытовых и технических устройствах.
Исследование влияния асимметрии на возникновение вихревых воронок возможно только при контролируемом начальном вращении жидкости или отсутствии такого вращения. В данной работе было разработано и создано устройство для заполнения ёмкости, использование которого обеспечивало истечение жидкости без формирования вихревой воронки при открытии сливного отверстия непосредственно после заполнения ёмкости. Открытие сливного отверстия производилось таким образом, чтобы не возникало возмущений внутри ёмкости. При использовании такого устройства в данных экспериментах истечение жидкости происходило без формирования вихревой воронки как при расположении сливного отверстия на оси ёмкости, так и при смещении сливных отверстий от центра. Вихревые воронки не формировались и при наличии нескольких сливных отверстий.
Исследование влияния симметрии на формирование вихревых воронок производилось при создании в жидкости вращения перед открытием сливного отверстия. При различных положениях сливных отверстий обеспечивалось одинаковое начальное вращение, которое создавалось вращением погруженного в жидкость диска. В этом случае над сливным отверстием через некоторое время после начала истечения формировалась вихревая воронка. Это время, которое определялось с помощью цифровой киносъемки, зависело от положения сливного отверстия и возрастало по мере удаления сливного отверстия от оси.
Скорость изменения высоты емкости, заполненной жидкостью, зависела от наличия или отсутствия вихревой воронки. Это позволяло определить размер слоя, в котором формировалась вихревая воронка. Высота этого слоя была малой по сравнению с высотой емкости, заполненной жидкостью в момент формирования воронки, и уменьшалась при уменьшении высоты, на которой возникала вихревая воронка.
Таким образом, данное экспериментальное исследование показало, что на формирование вихревой воронки сильное влияние оказывает как симметрия течения, так и наличие вращения в жидкости перед открытием сливного отверстия. Причём нарушение симметрии задерживает возникновение вихревой воронки после открытия сливного отверстия.
Павельев А. А., Штарёв А.А.
(Институт Механики МГУ)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ВИХРЕВЫХ ВОРОНОК
Аннотация
Существует несколько возможных причин формирования вихревых воронок при нестационарном истечении жидкости из предварительно заполненной ёмкости. Среди этих причин можно указать на действие сил Кориолиса, неустойчивость течения, асимметрию граничных условий и существование вращения в жидкости перед истечением, которое возникает при заполнении ёмкости и открытии сливного отверстия. Воздействие сил Кориолиса приводит к вращению только в специальных условиях, не реализующихся обычно в бытовых и технических устройствах.
Исследование влияния асимметрии на возникновение вихревых воронок возможно только при контролируемом начальном вращении жидкости или отсутствии такого вращения. В данной работе было разработано и создано устройство для заполнения ёмкости, использование которого обеспечивало истечение жидкости без формирования вихревой воронки при открытии сливного отверстия непосредственно после заполнения ёмкости. Открытие сливного отверстия производилось таким образом, чтобы не возникало возмущений внутри ёмкости. При использовании такого устройства в данных экспериментах истечение жидкости происходило без формирования вихревой воронки как при расположении сливного отверстия на оси ёмкости, так и при смещении сливных отверстий от центра. Вихревые воронки не формировались и при наличии нескольких сливных отверстий.
Исследование влияния симметрии на формирование вихревых воронок производилось при создании в жидкости вращения перед открытием сливного отверстия. При различных положениях сливных отверстий обеспечивалось одинаковое начальное вращение, которое создавалось вращением погруженного в жидкость диска. В этом случае над сливным отверстием через некоторое время после начала истечения формировалась вихревая воронка. Это время, которое определялось с помощью цифровой киносъемки, зависело от положения сливного отверстия и возрастало по мере удаления сливного отверстия от оси.
Скорость изменения высоты емкости, заполненной жидкостью, зависела от наличия или отсутствия вихревой воронки. Это позволяло определить размер слоя, в котором формировалась вихревая воронка. Высота этого слоя была малой по сравнению с высотой емкости, заполненной жидкостью в момент формирования воронки, и уменьшалась при уменьшении высоты, на которой возникала вихревая воронка.
Таким образом, данное экспериментальное исследование показало, что на формирование вихревой воронки сильное влияние оказывает как симметрия течения, так и наличие вращения в жидкости перед открытием сливного отверстия. Причём нарушение симметрии задерживает возникновение вихревой воронки после открытия сливного отверстия.
2005-03-02
регистрация
наука
экспериментальная база
инновации