Механика жидкости и газа - Лойцянский Л.Г.
Скачать (прямая ссылка):
1A. Н. Колмогоров, К вырождению изотропной турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости. Докл. АН СССР, т. XXXI, № 6, 1941. См. также работы А. Н. Колмогорова: „Локальная структура турбулентности в несжимаемой жидкости при очень больших числах Рейнольдса", Докл. АН СССР, т. XXX, № 4, 1941; „Рассеяние энергии прн локально-изотропиой турбулентности", Докл. АН СССР, т. XXXII, № 1, 1941.
2 Л. И. Седов, Вырождение изотропных турбулентных движений несжимаемой жидкости. Докл. АН СССР, т. XLII, № 3, 1944, а также § 22 монографии того же автора „Методы теории размерностей и теории подобия в механике", Гостехиздат, 1944.
3 О. К. Batchelor, Energy decay and self-preserving correlation functions in isotropic turbulence. Quarterly of Applied Mathematics, Vol. VI, № 2 July, 1948.
4 A. M Обухов, Турбулентность. Статья в сб. ,Механика в СССР за тридцать лет". Гостехиздат, 1950, стр. 332—340.
43 Зое. ISil. Л. Г. ЛоіцивсюА 6?4
Турбулентное движение
{гл. їх
ллллДЦфІфІ-
Рис. 208.
термомилливольтметр
л ^iunumemo
обычной измерительной схемы балансировочного ,мостика" (рнс. 208), тарируют прибор на среднюю скорость потока по переменному сопротивлению
нити при постоянной силе то-нить ж- — ка, или, наоборот, по перемен-
ной силе тока при постоянном сопротивлении? второй способ более удобен и широко употребляется иа практике для измерения средних скоростей.
Желая записать пульсации скорости потока около некоторого ее среднего значения, вначале уравновешивают мостик на этой средней скорости при помощи обычного гальванометра, слишком инерционного, чтобы чувствовать малые разности потенциалов, возникающие на концах диагональной ветви при разбалансиро-ванин мостика от пульсаций скорости, а затем переключают диагональную ветвь на усилитель и осциллограф (рис. 208). Таким образом удается записать и протарировать быстрые пульсации скорости. Обработка осциллограмм позволяет сделать выводы о частоте и интенсивности пульсаций.
Если экспериментатора интересует не полная осшшлограмма, а лишь средняя квадратичная пульсаций скорости vz, то в качестве выходного измерительного прибора пользуются не осциллографом, а тепловым милливольтметром, который непосредственно дает так называемое ,эффективное" напряжение, т. е. как раз то среднее квадратичное напряжение, которое оказывается в достаточном приближении пропорциональным искомому значению средней квадратичной от пульсаций скорости. Конечно, измерительная нить, как бы она ни была мала и тонка, обладает тепловой инерцией, искажающей показания прибора; с этими искажениями можно в известной степени бороться, подбирая соответствующим образом характеристики усилителя.
У нас в Советском Союзе метод тепловой анемометрии был разработан и внедрен в практику аэродинамического эксперимента, главным образом, двумя исследователями — Ю. Г. Захаровым и Е. М. Минским.1
1 См. статью Е. М. Минского, помещенную в конце нашей монографии
Рис. 209.
„Аэродинамика пограничного слоя" (стр. 387—402). Там же помещены ссылки на оригинальные работы Ю. Г. Захарова, Е. М. Минского и др. § 104]
РАССЕЯНИЕ ТУРБУЛЕНТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ЖИДКОСТИ
675
Замечательно, что. тем же, но несколько усложненным методом тепловой анемометрии можио измерять величину / коэффициента корреляции, представленную формулой (137). Для этой цели используется двойная потенцио-метрическая схема (рис. 209) с двумя измерительными нитями, помещенными в двух смежных точках потока.1 Прибор позволяет непосредственно мерить
-WP -SO 60 -IiO -20 0 +20 *U0 ь60 ЬВО HOO TMM Рис. 210.
средние квадратичные от суммы и разности пульсирующих потенциалов е и е" на концах нитей, т. е. величины (e' е")г и (e' — е" р. Вычисляя после этого отношение
Je' + е")2—(е' — e")i We" (e' -I- e"f + (? - e" f ~ ?2 + '
в силу ранее упомянутой пропорциональности между напряжениями и скоростями равное
2 W'
г/а '
получим в изотропном турбулентном потоке (Vf'1 = ~г>"'г = г^) искомое значение (137) коэффициента корреляции
/ =
v'v"
1 См. только что цитированную статью Е. М. Минского, стр. 390—391. 676 ТУРБУЛЕНТНО Г ДВИЖЕНИЕ [і л. ix
Для проведения измерения коэффициента корреляции пользуются особым зондом, в котором одна из нитей остается неподвижной в данной точке потока, а другая может перемещаться по отношению к ней при помощи микрометрического приспособления. Такого рода прибор позволяет находить величину / в функции от расстояния между нитями г. Имея такие графики уже не трудно простым интегрированием определить по ним масштабы турбулентности L и I*, заданные соответственно формулами, (138) и (142).
На рис. 210 показаны для иллюстрации примеры кривых изменения коэффициента корреляции /(/")> смеренных в некоторой точке потока за Tj рб}-лизирующими решетками с различными размерами ячеек М. По характеру кривых сразу видно, что с увеличением размера ячеек растут и масштабы турбулентности.1 К сожалению, до настоящего времени указанные измерения, еще нельзя считать в достаточной степени точными.
1 Результаты измерений масштабов турбулентности, а также экспериментальные кривые зависимости интенсивности и масштаба турбулентности от размеров ячеек турбулизирующих решеток и расстояний до решетки можно найти в ранее цитированной нашей монографии, а также в книге ,Современное состояние гидроаэродинамики вязкой жидкости", под ред. С. Гольд-штейна, ИЛ, 1948, т. 1. ОПЕЧАТКИ
