Альбом течений жидкости и газа - Ван-Дайк М.
Скачать (прямая ссылка):
118. Неустойчивость круглой струи. Дым дает несколько иную картину того же течения, что и на предыдущем снимке, при числе Рейнольдса, равном примерно 13000. Волновая неустойчивость вихревых колец и их последующее разрушение аналогичны показанному на фото 114. Фото R. Wille, A. Mich-alke, любезно предоставлено Н. Fiedler
72
119. Неустойчивая ламинарная струя, ударяющая в пластинку. Визуализация сдвигового слоя струи осуществляется с помощью краски в воде при числе Рейнольдса, рассчитанном по диаметру и скорости на выходе, равном 4000. Плоская пластинка располагается на расстоянии трех диаметров от сопла. Развитие струи модулируется обратным воздействием вихрей, ударяющихся о пластинку. Фото Но Chih-Ming
120. Вынужденная неустойчивость круглой струи. Здесь слабые периодические звуковые волны создаются громкоговорителем, расположенным вблизи струи и работающим на ее собственной частоте. В результате длина ламинарного пограничного слоя на периферии струи уменьшается и начинается образование вихревых колец, более регулярное, чем при невынужденном возникновении неустойчивостей, как на фото 117 и 118. Фото R. Wille, A. Michalke, любезно предоставлено
Н. Fiedler
73
121. Рост пограничного слоя на цилиндре, импуль- родный пограничный слой через 0,6 с после начала сивно приведенном во вращение. Стержень диаме- движения. Через 4,7 с образуются кольцеобразные тром 1 см начинает вращаться в неподвижной во- вихри, и, как видно на двух нижних снимках, сде-
де. Число Рейнольдса, рассчитанное по скорости ланных через 8,7 и 12,3 с, они растут и сливаются,
поверхности стержня, равно 109. Визуализация [Taneda, 1977]
электролитическим методом показывает одно-
74
=ooO
С c С <c
122. Капиллярная неустойчивость жидкой струи.
Вода, вытекающая под давлением из четырехмиллиметровой трубы, получает возмущения различной частоты от громкоговорителя. Длины волн составляют 42; 12,5 и 4,6 диаметра, причем послед-
нее значение близко к рэлеевскому значению, отвечающему максимальной скорости роста возмущений. На двух верхних фотографиях видны вторичные выпуклости, расположенные между первичными гребнями. [Rutland, Jameson, 1971]
123. Влияние вращения на капиллярную неустойчивость. Неустойчивость водяной струи с возбуждением на длине волны в 4,8 диаметра, показанная
на верхнем снимке, увеличивается (нижний снимок) за счет вращения со скоростью 435 об/мин. [Rutland, Jameson, 1970]
124. Разрушение вихрей в закрученном течении в трубе. Вода, закрученная с помощью лопастей, расположенных вверх по потоку, течет по слегка расширяющейся трубе. Затем также вверх по потоку от зоны наблюдения в воду вводится краска. При этом наблюдаются три основных типа разрушения вихрей. Двойная спиральная структура (верхний снимок) образуется при числах Re, не
превышающих примерно 2000. При более высоких скоростях (средний снимок) вихревое ядро проходит спиралью внутри стоячего «пузыря» рециркуляционной области в жидкости. При еще более сильной закрутке (нижний снимок) образуется гладкое, почти осесимметричное жидкое тело. [Sarpkaya, 1971]
76
125. Разрушение вихрей над треугольным крылом. Тонкое крыло, имеющее в плане форму равностороннего треугольника, под углом атаки 20° наблюдается сверху в гидродинамической трубе. Число Рейнольдса, рассчитанное по хорде длиной 10 см, равно 5000. Струйки подкрашенной жидкости показывают, что пара ламинарных вихрей, сворачивающихся от места отрыва на передних кромках, внезапно взрывным образом превращается в карманы турбулентной жидкости. Фото ONERA. [Werle, 1960а]
126. Влияние числа Рейнольдса на разрушение вихрей.
Когда число Рейнольдса увеличивается от 5000 на предыдущем снимке до 10000 на этом, место разрушения вихрей сдвигается вверх по потоку. Здесь показано почти предельное его положение, не изменяющееся при дальнейшем увеличении скорости вплоть до Re = 20000. Фото ONERA. [Werle, 1960а]
127. Осесимметричные ламинарные вихри Тейлора. Машинное масло, содержащее алюминиевый порошок, заполняет зазор между неподвижным внешним стеклянным цилиндром и вращающимся внутренним металлическим цилиндром с относительным радиусом 0,727. Торцовые пластинки сверху и снизу неподвижны. Скорость вращения в 9,1 раза больше той, для которой Тейлор предсказывает возникновение регулярно расположенных тороидальных вихрей, видных на снимке. Радиальная компонента скорости течения направлена внутрь на более широких темных горизонтальных кольцах и наружу-на более узких. Движение началось внезапно, при этом создаются вихри более узкие, чем те, которые получаются при плавном начале движения. [Burkhalter, Koschmieder, 1974]
128. Ламинарные вихри Тейлора в узком зазоре. Внутренний цилиндр большего радиуса в той же установке соответствует относительному радиусу, равному 0,896. Как и прежде, вращается только внутренний цилиндр. На верхнем снимке показана центральная область осесимметричных вихрей при скорости вращения, в 1,16 раза превышающей критическую. На нижнем снимке при скорости вращения, в 8,5 раза большей критической, течение оказывается двоякопериодическим с шестью волнами по окружности вихрей, дрейфующими при вращении. [Koschmieder, 1979]
