Альбом течений жидкости и газа - Ван-Дайк М.
Скачать (прямая ссылка):
1974]
172. След за наклонной плоской пластинкой. След за пластинкой, обтекаемой под углом атаки 45°, турбулентен при числе Рейнольдса 4300. Алюминиевые хлопья, взвешенные в воде, выявляют характерную извилистую форму этого следа. [Cantwell, 1981]. Воспроизведено с разрешения из Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 13, © 1981 by Annual Reviews Inc.
нольдса равно примерно 107, однако структура следа удивительно похожа на то, что показано на предыдущем снимке. Фото NASA, любезно предоставлено О. М. Griffin, Naval Research Laboratory
173. След за танкером, севшим на мель. Танкер «Argo Merchant» в 1976 г. сел на мель вблизи Нантакета. Вытекающая из него сырая нефть позволяет видеть, что судно оказалось наклоненным к морскому течению под углом 45°. Хотя число Рей-
102
174. Турбулентный след за цилиндром. Лазерный ватывая поле в 40 диаметров цилиндра по обе стосветовой нож прорезает след за круговым цилин- роны от сечения, отстоящего на 50 диаметров вниз дром при числе Рейнольдса 1770. Масляный туман по потоку. Фото R. Е. Falco демонстрирует мгновенную структуру течения, ох-
175. Отрывное течение в диффузоре. Проволочка, верхней стенке; на нижней стенке имеет место от-импульсивно выпускающая водородные пузырьки, рыв и возникает рециркуляционная зона. [Kline, протянута поперек диффузора в воде. Виден турбу- 1963] лентный пограничный слой, присоединенный к
176. Крупномасштабная структура в турбулентном слое смешения. Азот, находящийся сверху и текущий со скоростью 1000 см/с, перемешивается под давлением 4 атм со смесью аргон - гелий, находящейся снизу, имеющей ту же плотность и текущей со скоростью 380 см/с. Сделанная искровым методом теневая фотография показывает одновременно течение в плане и сбоку, демонстрируя пространственную структуру больших вихрей. Поло-
ски, вытянутые вдоль потока, на фотографии течения в плане (здесь показана лишь половина снимка в ширину) соответствуют системе вторичных вихревых пар, ориентированных в направлении по потоку. Расстояние между ними в части слоя, расположенной вниз по потоку, больше, чем вблизи начала. Фото J. Н. Konrad, Ph. D. Thesis, Калифорнийский технологический институт, 1976
177. Когерентная структура при большем числе Рейнольдса. Течение аналогично показанному на предыдущем снимке, но соответствует вдвое большему давлению. Увеличение числа Рейнольдса вдвое приводит к росту числа мелкомасштабных
структур без существенного изменения крупномасштабной структуры. М. R. Rebollo, P. D. Thesis, Калифорнийский технологический институт, 1976. [Brown, Roshko, 1974]
104
178. Спаривание вихрей в слое смешения. Последовательность теневых фотографий демонстрирует смешение двух потоков одинаковой плотности под давлением 8 атм и при числе Рейнольдса 850000. Азот течет со скоростью 10 м/с над смесью гелий -аргон, движущейся со скоростью 3,5 м/с. Справа
на кадрах виден датчик. Два разных вихря, видные на верхнем снимке, спариваются в центре третьего вихря и превращаются в один большой вихрь на нижнем снимке. Фото L. Bernal, G. L. Brown, A. Roshko. [Roshko, 1976]
105
7. Течение со свободной поверхностью
179. Водяная струя перед распадом. Мелкие кусочки нитей из района (синтетический материал) диаметром примерно 0,015 мм и длиной менее 1 мм взвешены в воде и служат трассирующими элементами. Струя воды истекает через сопло диаметром 6 мм со скоростью 16 м/с в неподвижный воздух.
При характерном для этого течения большом числе Рейнольдса струя разрушается далеко вниз по течению за счет винтовой неустойчивости в отличие от осесимметричной формы потери устойчивости, проявляющейся при малых скоростях (фото 122). [Hoyt, Taylor, 1982]
106
180. Водяная струя, вытекающая в неподвижный воздух. Вода вытекает из сопла диаметром 6 мм со скоростью 25 м/с. Как видно, на своем начальном участке струя ламинарна, но уже на расстоянии, равном диаметру струи, появляются осесим-
метричные волны неустойчивости. В дальнейшем эти волны хаотически разрастаются, и процесс завершается выбросом мелких капель. [Hoyt, Taylor, 1977]
181. Водяная струя в коаксиальном потоке воздуха.
На течение в начальном участке струи поток окружающего воздуха не влияет; однако, как показано на снимке, на расстоянии 238 диаметров вниз по потоку винтовая неустойчивость струи оказывает-
ся подавленной. Струя вытекает из сопла со скоростью 27 м/с, а скорость воздушного потока составляет на снимках сверху вниз соответственно 2,
11 и 22 м/с. [Hoyt, Taylor, 1977]
107
182. Пузырь, поднимающийся в ньютоновской жидкости. Воздушный пузырь объемом 40,6 см3 поднимается в силиконовом масле вдоль оси вертикальной трубы диаметром 8,2 см. Влияние инерции и поверхностного натяжения пренебрежимо мало, число Рейнольдса меньше 0,1, так что в неограниченной среде пузырь был бы сферическим. Здесь же наличие стенок приводит к некоторому удлинению пузыря, однако и сам пузырь, и все поле течения, визуализируемое с помощью освещенных частичек магния, симметричны относительно горизонтальной срединной плоскости пузыря. [Coutanceau, Thizon, 1981]
