Научный отчет № 4629

Название

Расчет поперечных квазистационарных автоколебаний кругового цилиндра при его отрывном обтекании несжимаемой жидкостью в плоском канале.

Авторы

Молодых О.В., Степанов Г.Ю.

Аннотация

В работе приведены результаты расчетного исследования поперечных автоколебаний кругового цилиндра с отрывной изобарической областью за ним в потоке несжимаемой жидкости между близко расположенными плоскими параллельными стенками. Построена расчетная схема, реализующая в квазистационарной постановке предложенный ранее механизм возбуждения автоколебаний кругового цилиндра при его отрывном обтекании идеальной несжимаемой жидкостью в плоском канале, исходя из предложенной в неупругом ударе цилиндра о стенки канала и о запаздывании по времени смещения точек отрыва потока от цилиндра, с учетом полуэмпирических зависимостей для восстановления давления на поверхности цилиндра после узкого сечения канала. Для расчета скоростей и давлений на поверхности цилиндра использовался приближенный метод Флюгеля. Численно обоснованное квазистационарное рассмотрение автоколебаний цилиндра в канале позволяет построить фазовые диаграммы, связывающие скорости и положения цилиндра при его поперечных автоколебаниях в канале при различных значений определяющих параметров. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что сделанный ранее для свободных колебаний цилиндра вывод об уменьшении числа Струхаля с возрастанием ширины канала Н и плотности цилиндра ρ можно применить и к автоколебаниям. Предлагаемая расчетная схема позволяет реализовать механизм возбуждения автоколебаний в том случае, когда точки отрыва смещены вниз по потоку от зоны минимального давления и перемещаются по нижней полуокружности цилиндра по заданному закону. Проведенные в квазистационарном приближении расчеты показывают, что если точки отрыва фиксированы на диаметре цилиндра, соударения цилиндра со стенками канала не происходит и он совершает свободные колебания относительно положения равновесия. Эти расчеты позволяют объяснить экспериментально установленное прекращение автоколебаний при появлении развитой кавитации.

Год публикации

2002 г.

Объём

18 с.

Научный руководитель

Карликов В.П.

Ключевые слова

несжимаемая жидкость, квазистационарное обтекание, круговой цилиндр, плоские параллельные стенки, автоколебания, "метод узких полос".